JP5003504B2

JP5003504B2 - スタータ

Info

Publication number: JP5003504B2
Application number: JP2008009029A
Authority: JP
Inventors: 正巳新美
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP2009167967A

Description

本発明は、モータ回路のメイン接点を開閉するメイン電磁スイッチと、モータ回路に設けられる通電電流抑制手段を短絡する補助電磁スイッチとを備えたスタータに関する。

従来技術として、特許文献１に記載されたスタータがある。
このスタータは、メイン電磁スイッチを付勢するための電流を入切する補助電磁スイッチを有し、その補助電磁スイッチは、ハウジングに設けられた複数のスイッチ取付座のいずれか１箇所に取り付けられる。
また、ハウジングには、エンジンに取り付けるためのフランジ部材が取り付けられている。このフランジ部材には、エンジンに取り付けるための複数のエンジン用取付孔と、ハウジングに取り付けるための複数のハウジング用取付孔とが設けられている。
更に、ハウジングには、フランジ部材を取り付けるための複数のフランジ用取付孔が設けられている。これにより、フランジ用取付孔とハウジング用取付孔との組み合わせを選択することで、フランジ部材へのハウジングの取付角度が可変となっている。

上記の構成によれば、ハウジングに設けられた複数のスイッチ取付座のうち、いずれか１箇所の取付座を選択することにより、同一のハウジングで補助電磁スイッチの取付位置を変更することが出来、エンジンブロック並びにエンジンの周囲に搭載される機器類への干渉を避けることが可能である。
また、フランジ部材へのハウジングの取付角度を選択することにより、エンジンに対する全体の取付角度を変更することができるため、ハウジングの取付角度と補助電磁スイッチの取付位置との組み合わせを変えることにより、補助電磁スイッチの取付自由度が一層向上する。
特開平１０−１８９４９号公報

ところが、特許文献１に示される従来技術では、複数のスイッチ取付座と言っても、実質は、ハウジングの上部と左右両側部の３箇所に限定されるため、エンジンブロックやエンジンの周囲に搭載される機器類との干渉を回避できる効果は小さい。
また、特許文献１には、ハウジングとフランジ部材との間でも取付角度の調整が可能であり、スイッチ取付座の変更と併せることにより、補助電磁スイッチの取付自由度を向上できると記載されている。しかし、上記の従来技術は、ハウジングとフランジ部材とを分離する構造であり、体格上の制約が大きいため、大型スタータでは実施可能であるが、小型スタータでは実施が困難である。

また、小型スタータを使用する一般の乗用車用エンジンでは、スタータの搭載スペースが極めて限定される。これに対し、ハウジングに複数のスイッチ取付座を設ける従来技術では、実際に補助電磁スイッチを取り付けるスイッチ取付座以外のスイッチ取付座が補助電磁スイッチの取り付け方向と異なる方向に突き出るため、エンジンブロックやエンジンの周囲に搭載される機器類との干渉を回避することは困難である。
さらに、ハウジングとフランジ部材とを分離する構造では、量産化が困難であり、コストアップの要因となる。

ところで、従来の大型スタータでは、スイッチ電流が１００Ａ以上と極めて大きいため、一般的に接点容量の小さなスタータリレーを保護するために補助電磁スイッチを設けているが、小型のスタータにおいても、以下の理由により、大型スタータ用とは異なった目的で補助電磁スイッチの適用が拡大する可能性がある。
近年、生産台数の多い小型のスタータにおいては、地球温暖化抑制を目的としたアイドルストップシステムの採用が拡大する傾向にある。このアイドルストップシステムでは、エンジンの始動回数が大幅に増加するため、スタータの耐久性向上が必須となる。
また、スタータの起動時における電源電圧の低下を抑制して、他の電気機器の作動をスタータ起動時でも確保しようとする考えがある。

そこで、スタータのモータ回路に、抵抗体と補助電磁スイッチとを並列に接続したものを直列接続して、スタータの起動時には、抵抗体により抑制された電流をスタータモータに通電し、その後、補助電磁スイッチを閉作動させて、バッテリの全電圧をスタータモータに印加する方法が考えられる。この方法によれば、スタータモータのメイン電流が起動時に抑制され、スタータの起動トルクを低減できるので、スタータのピニオンギヤとエンジンのリングギヤの耐久性を向上できる。また、スタータモータのメイン電流を起動時に抑制することで、電源電圧の低下を抑制でき、他の電気機器の作動をスタータ起動時でも確保できる。
以上の理由により、小型のスタータに補助電磁スイッチを取り付ける場合、補助電磁スイッチの取り付け位置を細かく変えられる方法が必須となる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、補助電磁スイッチの取り付けにあたって、量産が容易であり、且つ、取り付け角度の変更に細かく対応できる技術を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、エンジンへ取り付けるためのハウジングと、このハウジングに固定されるモータと、このモータに発生する回転力をエンジンのリングギヤに伝達するピニオンギヤと、バッテリからモータに電流を流すためのモータ回路に設けられるメイン接点を開閉すると共に、ピニオンギヤをリングギヤ側へ押し出す働きを有するメイン電磁スイッチと、モータ回路のメイン接点より高電位側に接続され、モータに通電される電流を抑制する通電電流抑制手段と、この通電電流抑制手段の低電位側と高電位側とに接続される一対の固定接点、および、一対の固定接点間を断続する可動接点を有し、この可動接点を介して一対の固定接点間を導通することにより、通電電流抑制手段を短絡する補助電磁スイッチとを備え、メイン電磁スイッチによりメイン接点を閉作動して、通電電流抑制手段により抑制された電流をモータに通電した後、所定のタイミングで補助電磁スイッチにより通電電流抑制手段を短絡してバッテリの全電圧をモータへ印加するスタータであって、メイン電磁スイッチは、複数本のボルトによってハウジングに固定され、補助電磁スイッチは、ブラケットを介してハウジングに固定され、ブラケットは、一端側の端面に補助電磁スイッチが固定され、他端側がハウジングとメイン電磁スイッチとの間に挟持されて、メイン電磁スイッチを固定する少なくとも２本のボルトによってハウジングに固定され、且つ、ブラケットの他端側には、ボルトを挿通する孔が形成され、この孔の位置を変更することにより、メイン電磁スイッチの軸心に対して、補助電磁スイッチの周方向の取り付け位置角度を変更できることを特徴とする。

上記の構成によれば、ブラケットに形成される孔の位置を変更することにより、メイン電磁スイッチの軸心に対する補助電磁スイッチの取り付け位置角度を細かく変更できる。また、従来技術（特許文献１）に示される複数のスイッチ取付座を設ける必要はないので、補助電磁スイッチの取り付け方向以外にスタータの輪郭から突き出る突出部が生じない。その結果、エンジンブロック並びにエンジンの周囲に搭載される機器類との干渉を回避でき、スタータの搭載性が向上する。
また、ハウジングに対しブラケットを介して補助電磁スイッチを固定するので、大型のスタータに限らず、小型のスタータにも適用できる。
さらに、ブラケットは、メイン電磁スイッチをハウジングに固定するための複数本のボルトのうち、少なくとも２本のボルトによりハウジングに固定されるので、ブラケットを固定する専用の締結手段が不要であり、且つ、ブラケットの回動を防止できるので、ボルトの締め付けトルクを必要以上に上げることなく、耐振動性を向上できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、補助電磁スイッチは、通電電流抑制手段を内蔵していることを特徴とする。
この場合、通電電流抑制手段を外部環境から保護する専用の部材を必要とせず、体格の増加が無いので、エンジンへのスタータの搭載性を向上できる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、メイン電磁スイッチは、軸方向の一端側がハウジングに固定され、軸方向の他端側に２本の端子ボルトが設けられ、この２本の端子ボルトを介してモータ回路に接続され、補助電磁スイッチは、軸方向の一端側がブラケットに固定され、軸方向の他端側に２本の端子ボルトが設けられ、この２本の端子ボルトを介してモータ回路に接続され、メイン電磁スイッチに設けられる２本の端子ボルトのうち、高電位側の端子ボルトと、補助電磁スイッチに設けられる２本の端子ボルトのうち、低電位側の端子ボルトとが、良導体である金属製の板材により、電気的、且つ、機械的に連結されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、補助電磁スイッチをブラケットと金属製の板材とで両持ち支持にできるので、補助電磁スイッチをブラケットのみで片持ち支持する場合と比較して、耐振動性を大幅に向上できると共に、ブラケットの板厚を低減でき、スタータの重量増加を抑制できる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、ブラケットは、補助電磁スイッチが固定される一端側と、ハウジングとメイン電磁スイッチとの間に挟持される他端側とが軸方向にずれた位置に設けられると共に、一端側と他端側との間を軸方向に連結する連結部が設けられ、この連結部は、メイン電磁スイッチの外周面に沿って円弧状に湾曲していることを特徴とする。
この場合、ブラケットの連結部が平板状の場合と比較すると、連結部の曲げ剛性が向上するため、スタータの耐振動性を向上できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１はスタータ１の平面図、図２はスタータ１を軸方向のモータ側から見た後面図、図４はスタータ１の電気回路図である。
本実施例のスタータ１は、図１に示す様に、エンジン（図示せず）に取り付けられるハウジング２と、このハウジング２にスルーボルト３を締め付けて固定されるモータ４と、このモータ４に発生する回転力をエンジンのリングギヤ５（図４参照）に伝達するピニオンギヤ６（図４参照）と、モータ４の通電回路（モータ回路と呼ぶ）に設けられるメイン接点（後述する）を開閉すると共に、シフトレバー７（図４参照）を介してピニオンギヤ６をエンジンのリングギヤ５側（図１の左方向）へ押し出す働きを有するメイン電磁スイッチ８と、モータ回路に接続される抵抗体９（図４参照）と、この抵抗体９を短絡するための補助電磁スイッチ１０等より構成される。

ハウジング２には、エンジン側のスタータ取り付け面（図示せず）に固定されるフランジ部２ａと、メイン電磁スイッチ８を固定するためのスイッチ取り付け部２ｂとが設けられている。
モータ４は、メイン電磁スイッチ８によりメイン接点が閉操作されると、車載バッテリ１１（図４参照）より電力の供給を受けて電機子４ａ（図４参照）に回転力を発生する周知の直流電動機である。
メイン電磁スイッチ８は、図４に示す様に、スイッチコイル１２とプランジャ１３を内蔵し、スイッチコイル１２への通電により電磁石を形成してプランジャ１３を吸引する働きを有し、プランジャ１３の動きに連動してメイン接点を閉操作する。このメイン電磁スイッチ８は、図１に示す様に、ハウジング２に設けられたスイッチ取り付け部２ｂに複数本（本実施例では２本）のボルト１４を締め付けて固定される。

メイン接点は、図４に示す様に、Ｂ端子ボルト１５を介してモータ回路の高電位側（バッテリ側）に接続されるＢ固定接点１５ａと、Ｍ端子ボルト１６を介してモータ回路の低電位側（モータ側）に接続されるＭ固定接点１６ａと、プランジャ１３と一体に可動して両固定接点１５ａ、１６ａ間を断続する可動接点１７とで構成される。
Ｂ端子ボルト１５とＭ端子ボルト１６は、それぞれ、電磁スイッチ４の接点カバー１８（図１参照）に固定されている。また、Ｍ端子ボルト１６には、正極側のブラシ１９と電気的に繋がるモータリード線２０が接続されている。Ｂ端子ボルト１５の接続については、後述する。

スイッチコイル１２は、二つのコイル（吸引コイル１２ａと保持コイル１２ｂ）で構成される。
吸引コイル１２ａは、一方の端部が、メイン電磁スイッチ８の接点カバー１８に固定される励磁端子２１（図４参照）に接続され、他方の端部がＭ端子ボルト１６と電気的に接続されている。保持コイル１２ｂは、一方の端部が、吸引コイル１２ａの一方の端部と共に励磁端子２１に接続され、他方の端部がアース側（例えば、メイン電磁スイッチ８の固定鉄心）に接続されている。
励磁端子２１は、図４に示す様に、スタータリレー２２を介してバッテリ１１に接続され、ＥＣＵ２３（エンジン始動に係わる電子制御装置）からの信号を受けてスタータリレー２２がオン作動すると、バッテリ１１から流れる電流がスタータリレー２２を介して通電される。

抵抗体９は、モータ４への通電初期に、モータ４に通電される電流を抑制する本発明の通電電流抑制手段であり、モータ回路のメイン接点より高電位側に接続され、且つ、補助電磁スイッチ１０に内蔵されている。
補助電磁スイッチ１０は、電磁石を形成して可動鉄心を駆動することにより、モータ回路に設けられる補助接点を開閉する働きを有する。この補助電磁スイッチ１０は、図２に示す様に、メイン電磁スイッチ８の径方向に近接して配置され、且つ、ブラケット２４を介してハウジング２に固定される（図１参照）。
補助接点は、図４に示す様に、抵抗体９の低電位側に接続される一方の固定接点２５と、抵抗体９の高電位側に接続される他方の固定接点２６と、両固定接点２５、２６間を断続する可動接点２７とで形成される。

一方の固定接点２５と他方の固定接点２６は、それぞれ補助電磁スイッチ１０の樹脂カバー２８に固定される一方の端子ボルト２９および他方の端子ボルト３０（図１参照）と電気的に接続され、可動接点２７に対向して樹脂カバー２８の内部に配置される。
一方の端子ボルト２９は、図１に示す様に、良導体である金属製の板状連結部材３１により、メイン電磁スイッチ８のＢ端子ボルト１５と電気的、且つ、機械的に連結され、他方の端子ボルト３０は、ケーブルによりバッテリ１１の正極ターミナルに接続される。
通電時に電磁石を形成する励磁コイル３２は、一方の端部が、樹脂カバー２８に固定される励磁端子３３（図２参照）に接続され、他方の端部がアース側（例えば、補助電磁スイッチ１０の固定鉄心）に接続されている。
励磁端子３３は、図４に示す様に、ＥＣＵ２３に接続され、そのＥＣＵ２３を介して所定のタイミングで通電される。

補助電磁スイッチ１０を固定するためのブラケット２４は、図３に示す様に、略円板状に設けられた一端側２４ａと、中央部に丸孔２４ｂが開口するリング状に設けられた他端側２４ｃと、一端側２４ａと他端側２４ｃとをクランク形状に連結する連結部２４ｄとから成る。一端側２４ａと連結部２４ｄとの間には、補強用のリブ２４ｅが設けられている。他端側２４ｃには、ボルト１４を挿通するための孔２４ｆが２ヶ所に形成されている。連結部２４ｄは、メイン電磁スイッチ８の外周面に沿って円弧状に湾曲している。
このブラケット２４は、一端側２４ａの端面に補助電磁スイッチ１０が溶接等により固定され、他端側２４ｃが、ハウジング２のスイッチ取り付け部２ｂとメイン電磁スイッチ８との間に挟持されて、上記の孔２４ｆに挿通される２本のボルト１４により、メイン電磁スイッチ８と共にハウジング２に固定される。

次に、スタータ１の作動を説明する。
先ず、ＥＣＵ２３からの信号を受けてスタータリレー２２がオン作動することにより、スイッチコイル１２に通電される。これにより、図４に示すプランジャ１３が吸引されて、図示左方向へ移動することにより、シフトレバー７を介してピニオンギヤ６がエンジンのリングギヤ５側（図示右側）へ押し出される。
続いて、メイン接点が閉じると、バッテリ１１から抵抗体９を介して抑制された電流がモータ４に通電されることにより、モータ４が低速度で回転する。このモータ４の回転を受けてピニオンギヤ６がリングギヤ５に噛み合った後、ＥＣＵ２３により所定のタイミングで補助電磁スイッチ１０の励磁コイル３２に通電されると、補助スイッチが閉作動して補助接点が閉じることにより、抵抗体９を短絡する短絡通路が形成される。その結果、バッテリ１１の全電圧がモータ４に印加されて、モータ４に高い電流が流れることにより、モータ４が高速度で回転し、そのモータ４の回転がピニオンギヤ６からリングギヤ５に伝達されてエンジンをクランキングする。

（実施例の効果）
本実施例のスタータ１は、モータ４の通電初期（メイン接点が閉じてから補助接点が閉じるまでの間）に抵抗体９により抑制された電流がモータ４に通電されるため、ピニオンギヤ６とリングギヤ５とが噛み合う時の衝撃が緩和される。その結果、ピニオンギヤ６およびリングギヤ５の摩耗が低減されて、耐久性が向上する。
また、モータ４が回転を開始する際に流れる突入電流が低減されるため、メイン電磁スイッチ８の接点寿命、および、モータ４のブラシ寿命を向上できる。

本実施例のスタータ１は、従来技術（特許文献１）に示されるハウジング２とフランジ部材とを分離する構造ではなく、ハウジング２に対しブラケット２４を介して補助電磁スイッチ１０を固定する構造である。この場合、従来技術と比較して、体格上の制約が小さいため、大型のスタータに限らず、小型のスタータにも適用でき、且つ、量産が容易である。
また、補助電磁スイッチ１０は、ブラケット２４の他端側２４ｃに形成される二つの孔２４ｆの位置を適宜に変更する（但し、二つの孔２４ｆの位置関係は同じである。つまり、二つの孔２４ｆは、ハウジング２に対し２本のボルト１４を締め付ける位置によって決まる）ことにより、メイン電磁スイッチ８の軸心に対する取り付け位置角度を細かく変更できる。

例えば、図２に示す補助電磁スイッチ１０の取り付け位置角度に対し、ブラケット２４に形成される二つの孔２４ｆの位置を変えることにより、図５に示す様に、角度αだけ取り付け位置角度を変更することができる。
また、本実施例のスタータ１は、従来技術（特許文献１）に示される複数のスイッチ取付座をハウジング２に設ける必要はないので、補助電磁スイッチ１０の取り付け方向以外にスタータ１の輪郭から突き出る突出部が生じない。これにより、エンジンブロック並びにエンジンの周囲に搭載される機器類との干渉を回避でき、エンジンへのスタータ１の搭載性が向上する。

補助電磁スイッチ１０を固定するためのブラケット２４は、メイン電磁スイッチ８をハウジング２に固定する２本のボルト１４によりハウジング２に固定されるので、ブラケット２４を固定する専用の締結手段（例えば、ボルト）が不要であり、且つ、ブラケット２４の回動を防止できるので、ボルト１４の締め付けトルクを必要以上に上げることなく、耐振動性および信頼性を向上できる。
また、ブラケット２４は、一端側２４ａと他端側２４ｃとを連結する連結部２４ｄが、メイン電磁スイッチ８の外周面に沿って円弧状に湾曲しているので、連結部２４ｄを平板状に形成した場合と比較して、連結部２４ｄの曲げ剛性が向上して、スタータ１の耐振動性を向上できる。

補助電磁スイッチ１０は、一方の端子ボルト２９が、金属製の板状連結部材３１により、メイン電磁スイッチ８のＢ端子ボルト１５と電気的、且つ、機械的に連結されているので、ブラケット２４と板状連結部材３１とで両持ち支持にできる。これにより、補助電磁スイッチ１０をブラケット２４のみで片持ち支持する場合と比較して、耐振動性を大幅に向上できると共に、ブラケット２４の板厚を低減でき、スタータ１の重量増加を抑制できる。
本実施例では、モータ回路に接続される抵抗体９を、補助電磁スイッチ１０に内蔵しているので、抵抗体９を専用の部材によって外部環境から保護する必要はない。この場合、体格の増加が無いので、エンジンへのスタータ１の搭載性向上に寄与できる。

スタータの平面図である。スタータを軸方向のモータ側から見た後面図である。ブラケットの斜視図である。スタータの電気回路図である。スタータを軸方向のモータ側から見た後面図である。

符号の説明

１スタータ
２ハウジング
４モータ
５リングギヤ
６ピニオンギヤ
８メイン電磁スイッチ
９抵抗体（通電電流抑制手段）
１０補助電磁スイッチ
１４ボルト
１５メイン電磁スイッチに設けられるＢ端子ボルト
１５ａＢ固定接点（メイン接点）
１６メイン電磁スイッチに設けられるＭ端子ボルト
１６ａＭ固定接点（メイン接点）
１７可動接点（メイン接点）
２４ブラケット
２４ｄブラケットの連結部
２４ｆボルトを挿通する孔
２９補助電磁スイッチに設けられる一方の端子ボルト
３０補助電磁スイッチに設けられる他方の端子ボルト
３１板状連結部材（金属製の板材）

Claims

エンジンへ取り付けるためのハウジングと、
このハウジングに固定されるモータと、
このモータに発生する回転力をエンジンのリングギヤに伝達するピニオンギヤと、
バッテリから前記モータに電流を流すためのモータ回路に設けられるメイン接点を開閉すると共に、前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側へ押し出す働きを有するメイン電磁スイッチと、
前記モータ回路の前記メイン接点より高電位側に接続され、前記モータに通電される電流を抑制する通電電流抑制手段と、
この通電電流抑制手段の低電位側と高電位側とに接続される一対の固定接点、および、前記一対の固定接点間を断続する可動接点を有し、この可動接点を介して前記一対の固定接点間を導通することにより、前記通電電流抑制手段を短絡する補助電磁スイッチとを備え、
前記メイン電磁スイッチにより前記メイン接点を閉作動して、前記通電電流抑制手段により抑制された電流を前記モータに通電した後、所定のタイミングで前記補助電磁スイッチにより前記通電電流抑制手段を短絡して前記バッテリの全電圧を前記モータへ印加するスタータであって、
前記メイン電磁スイッチは、複数本のボルトによって前記ハウジングに固定され、
前記補助電磁スイッチは、ブラケットを介して前記ハウジングに固定され、
前記ブラケットは、一端側の端面に前記補助電磁スイッチが固定され、他端側が前記ハウジングと前記メイン電磁スイッチとの間に挟持されて、前記メイン電磁スイッチを固定する少なくとも２本の前記ボルトによって前記ハウジングに固定され、且つ、前記ブラケットの他端側には、前記ボルトを挿通する孔が形成され、この孔の位置を変更することにより、前記メイン電磁スイッチの軸心に対して、前記補助電磁スイッチの周方向の取り付け位置角度を変更できることを特徴とするスタータ。
請求項１に記載したスタータにおいて、
前記補助電磁スイッチは、前記通電電流抑制手段を内蔵していることを特徴とするスタータ。
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記メイン電磁スイッチは、軸方向の一端側が前記ハウジングに固定され、軸方向の他端側に２本の端子ボルトが設けられ、この２本の端子ボルトを介して前記モータ回路に接続され、
前記補助電磁スイッチは、軸方向の一端側が前記ブラケットに固定され、軸方向の他端側に２本の端子ボルトが設けられ、この２本の端子ボルトを介して前記モータ回路に接続され、
前記メイン電磁スイッチに設けられる２本の端子ボルトのうち、高電位側の端子ボルトと、前記補助電磁スイッチに設けられる２本の端子ボルトのうち、低電位側の端子ボルトとが、良導体である金属製の板材により、電気的、且つ、機械的に連結されていることを特徴とするスタータ。
請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、
前記ブラケットは、前記補助電磁スイッチが固定される一端側と、前記ハウジングと前記メイン電磁スイッチとの間に挟持される他端側とが軸方向にずれた位置に設けられると共に、前記一端側と前記他端側との間を軸方向に連結する連結部が設けられ、この連結部は、前記メイン電磁スイッチの外周面に沿って円弧状に湾曲していることを特徴とするスタータ。