(57)【要約】      （修正有）【課題】従来技術による補助回転式スタータの電磁スイッチでは、吸引コイルの電気抵抗を下げずにアンペア回数を低減するため吸引コイルを太くして巻き回数を増加させさらに逆方向巻を行っていたため、導体体積の増大と逆巻き構成のため組立性及び作業性が悪く、生産性悪化の問題があった。【解決手段】この発明に係る補助回転式スタータの電磁スイッチは、磁気バイパス用コア２６を、吸引コイル９及び保持コイル１０への通電による磁気吸引力によりプランジャ１１が移動する区間の磁気回路上の空隙部であって、プランジャ１１の外周と巻枠１４内径間に、ケース２１の他端側に一端を当接し、他端を空隙２３を介してコア１８端部と対峙するよう配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁スイッチの外郭をなし磁気回路を形成するケースと、前記ケースの一端側に固定されたコアと、前記コアと空隙を介して対向し、前記ケースの他端側に突出移動するプランジャと、前記コア及びプランジャの一部を取り囲むように前記ケース内に配置され、吸引コイルと保持コイルとが巻回される巻枠とからなる補助回転式スタータの電磁スイッチにおいて、前記巻枠の一部内径側でプランジャと接触しない位置に前記プランジャから空隙を介してコアに向かう磁束の一部をバイパスする磁気バイパス用コアを配置したことを特徴とする補助回転式スタータの電磁スイッチ。
【請求項２】
磁気バイパス用コアを、吸引コイル及び保持コイルへの通電による磁気吸引力によりプランジャが移動する区間の磁気回路上の空隙部であって、プランジャの外周と巻枠内径間に、ケースの他端側に一端を当接し、他端を空隙を介してコア端部と対峙するよう配置したことを特徴とする請求項１に記載の補助回転式スタータの電磁スイッチ。
【請求項３】
前記巻枠を段付巻枠により構成し、前記磁気バイパス用コアを段付巻枠のうち大径部に収納したことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の補助回転式スタータの電磁スイッチ。
【請求項４】
磁気バイパス用コアは前記巻枠内径により円周方向を位置決めされ、さらに前記巻枠の段付部によりケース端面に当接されるように押圧されたことを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載の補助回転式スタータの電磁スイッチ。
【請求項５】
段付巻枠のうち小径部に保持コイルを巻回し、この保持コイル外周と磁気バイパス用コア外周部を位置決めする巻枠の大径部に吸引コイルを整列巻きで券回することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の補助回転式スタータの電磁スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンを始動するための補助回転式スタータの電磁スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の補助回転式スタータの電磁スイッチにおいては、コイル巻線として、ピニオンギヤとレバーを介して連結されたプランジャの磁気吸引力を発生させる吸引コイルと、吸引後プランジャを保持する磁気保持力を発生させる保持コイルの二種類のコイルを使用し、スタータによりエンジンを始動する際、電磁スイッチの接点が閉じるまでの間スタータモータを緩慢に回転させる補助回転力を発生させ、ピニオンギヤの押出しと同時に補助回転力によりリングギヤへスムーズな噛合せを行うようにしたものが知られている。
【０００３】
図３はこのような従来の補助回転式スタータの断面図を示しており、以下、図に従ってこの種スタータの全体の構成を説明する。図において、エンジン（図示せず）を始動付勢する補助回転式スタータ１は、モータ２に備えた電機子３の回転力を減速部４で減速し高トルク化して、クラッチ５を介して出力軸６に取り付けられたピニオン７が、前記モータ２によって回転駆動されるように構成されている。
【０００４】
更に、補助回転式スタータ１には電磁スイッチ８が一体構成されており、この電磁スイッチ８の吸引コイル９と保持コイル１０に通電することによってプランジャ１１には図中Ａ方向の吸引力が発生し、この吸引力によって前記プランジャ１１に係合されているレバー１２の上端１２ａを図中左方向に、下端１２ｂを図中右方向に移動するため、クラッチ５、出力軸６およびピニオン７は図中右方向に移動付勢される。これによって、ピニオン７はエンジンのリングギヤ１３と噛合すべく軸方向に移動する。
【０００５】
図４は始動回路の電気接続図であり、図において、補助回転式スタータ１は、モータ２と電磁スイッチ８から構成されている。バッテリ３１の正極側は、電磁スイッチ８の端子２８に接続され、負極側はアースされている。電磁スイッチ８の端子３０への通電を開閉する補助スイッチ３２は、バッテリ３１に接続される端子３３、端子３０に接続される端子３４、及びこの端子３３と端子３４の開閉を制御するコイル３５を備えている。コイル３５の一端の端子３６は、キースイッチ３７を介してバッテリ３１の正極側に接続され、コイル３５の他端はアースされている。
【０００６】
図４において、エンジンを始動するためにキースイッチ３７を閉じると、補助スイッチ３２のコイル３５に通電されて、端子３３と端子３４の間が閉路されて、バッテリ３１から吸引コイル９の第１コイル１５及び第２コイル１６を経てモータ２に通電される。また、同時に、端子３０から保持コイル１０にも通電される。吸引コイル９の第１コイル１５及び第２コイル１６並びに保持コイル１０が通電されて、プランジャ１１には吸引力が発生して、図３のＡ方向にプランジャ１１は復帰バネ２６を圧縮しながら移動し、レバー１２を介してピニオン７はリングギヤ１３側（Ｂ方向）に移動する。
【０００７】
この時、ピニオン７とリングギヤ１３が噛合すると、プランジャ１１はコア１８の端面に当接するまで更に移動して、可動接点２５が固定接点２８ａ及び２９ａに当接して、モータ２はバッテリ３１から直接通電されて、通常の回転トルクを発生して、ピニオン７がリングギヤ１３を回転駆動してエンジンは始動付勢される。可動接点２５が固定接点２８ａ及び２９ａに当接した時には、端子２９と端子３０の間はほぼ同電位となるため、吸引コイル９の第１コイル１５および第２コイル１６には電流が流れず、保持コイル１０の吸引力のみによってプランジャ１１はコア１８の端面に当接した位置で保持される。
【０００８】
始動後、キースイッチ３７を開路すると、コイル３５への通電がなくなり、端子３３と端子３４の間が開路され、端子３０に電圧が印加されなくなる。従って、保持コイル１０の吸引力がなくなり、復帰バネ２６によってプランジャ１１は図３の状態に復帰し、プランジャ１１に係合しているレバー１２によって、ピニオン７もリングギヤ１３から離脱する。同時に、可動接点２５も図３の状態に復帰して、モータ２への通電が終了する。
【０００９】
以上のような動作を行うが、上記吸引コイル９の第２コイル１６と保持コイル１０はボビン１４の周囲を同方向に巻回され、第１コイル１５は第２コイル１６及び保持コイル１０とは逆方向に巻回されることにより、可動接点２５が図３の状態に復帰する時に、例えば、モータ２の惰性回転によって端子２９に僅かな発電電圧が発生しており、端子２９から第２コイル１６、第１コイル１５、保持コイル１０に至る直列回路に電流が流れても、プランジャ１１には吸引力が発生せず確実に図３の状態に復帰するようにしている。
【００１０】
例えば、端子２９から、前記直列回路を見た場合、電流の流れる方向に対して、巻数は、第１コイル１５が１００回、第２コイル１６が２０回、保持コイル１０が８０回とし、巻回方向が同一の第２コイル１６と保持コイル１０の合計巻数は１００回、巻回方向が逆方向の第１コイル１５の巻数も１００回であり、これらは直列回路であり同一電流が流れるため、磁束は相殺されて吸引力が発生せず、復帰バネ２６によってピニオン７は速やかに復帰することができる。
【００１１】
次に、ピニオン７の端面７ａとリングギヤ１３の端面１３ａが当接して、噛合しなかった場合には、プランジャ１１のＡ方向への移動が、端面７ａと端面１３ａが当接したことによって途中で止まり、吸引コイル９の第１コイル１５及び第２コイル１６並びに保持コイル１０への通電によりプランジャ１１に発生する吸引力によって、レバー１２を介してピニオン７の端面７ａは、リングギヤ１３の端面１３ａに対してＢ方向の押し付け力を発生する。この状態においては、プランジャ１１に発生する吸引力は、吸引コイル９の第１コイル１５及び第２コイル１６により発生する吸引力と、保持コイル１０により発生する吸引力が合成された吸引力となる。
【００１２】
端子３０から見て、吸引コイル９の第１コイル１５と第２コイル１６の巻回方向は逆方向であり、吸引コイル９の第１コイル１５と保持コイル１０の巻回方向は同方向であるため、プランジャ１１には、第１コイル１５と保持コイル１０によって発生する吸引力を、第２コイル１６が抑制するように作用する。
【００１３】
この状態では、吸引コイル９に流れる電流による強い吸引力によって、ピニオン７にはリングギヤ１３に対する強い押し付け力が発生しており、この押し付け力による摩擦に打ち勝ってピニオン７が回転するだけの回転力を、モータ２が発生する必要がある。ピニオン７の回転力を増加するためには、吸引コイル９の抵抗値を減少させて、モータ２に通電される電流を増加させることが考えられるが、吸引コイル９の抵抗値を減少させるために、吸引コイル９の巻数を変えずに線径を増加させると、更に吸引力が増加し押し付け力が増加して、ピニオン７の回転力増加の効果が減少することとなる。
【００１４】
また、吸引コイル９の抵抗値を減少させるために、吸引コイル９の線径を変えずに巻数を減少させると、吸引コイル９の熱容量が低下して耐熱性が低下するとともに、吸引コイル９の巻数減少に伴う保持コイル１０の仕様変更も必要となる。一方、プランジャ１１の吸引力を抑制して押し付け力を低下させ、ピニオン７の回転を容易にするために、吸引コイル９の抵抗値を大きくすると、モータ２への通電電流が減少してモータ２の回転力が減少し、ピニオン７の回転力も減少する。ピニオン７の回転力が減少すると、ピニオン７やリングギヤ１３に摩耗や傷があった場合にピニオン７が回転しないために噛合わない虞が生じるため、ピニオン７には相当程度の回転力を与える必要があり、吸引コイル９の抵抗値をあまり大きくすることは好ましくない。
【００１５】
また、吸引コイル９による吸引力は、保持コイル１０による吸引力の、例えば１０倍以上であって、吸引コイル９は、その分発熱も大きくなっている。この実施の形態では、第１コイル１５の巻数は１００回、第１コイル１５とは逆方向に巻回された第２コイル１６の巻数は２０回であり、これを直列接続して構成しているから、例えば吸引コイル９を第１コイル１５のみで構成し、同じ線径で巻数を１２０回とした場合と比較すると、吸引コイル９の抵抗値は同じであり、ピニオン７の回転力や吸引コイル９の耐熱性には低下がなく、吸引力が８０／１２０、つまり２／３となって、押し付け力を低下させることができるため、ピニオン７が容易に回転できるようになる。
【００１６】
このとき、ピニオン７の端面７ａとリングギヤ１３の端面１３ａが当接して噛合しない場合には、前記プランジャ１１に発生する吸引力によって、ピニオン７にはリングギヤ１３を押圧する押し付け力（図中Ｂ方向）が発生し、この状態で、吸引コイル９と直列に接続されたモータ２は、吸引コイル９を介して通電されて回転力を発生するため、ピニオン７に回転力が作用して、ピニオン７が回転してリングギヤ１３と噛合した時に、モータ２は吸引コイル９を介さずに通常の通電がなされて、補助回転式スタータ１はエンジンを始動付勢する。
【００１７】
ところが、上記従来の構成ではプランジャの磁気吸引力とスタータモータの補助回転力を両立させる補助回転電流を吸引コイル９に流す必要があったため、補助回転力を確保するために補助回転電流を大きくすると、磁気吸引力が増大すると共にピニオンギヤの押出し力が大きくなり、大排気量のエンジンや始動頻度が増大するアイドルストップシステム搭載車に対し結果的にピニオンギヤとリングギヤのダメージを大きくしていた。
このため、補助回転電流を変更させずに巻き線仕様を変更し、吸引コイルの電気抵抗を下げずにアンペア回数を低減するため、吸引コイルを太くして巻き回数を増加させ、さらに逆方向巻を行った低吸引力仕様を使用していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００５−１６３７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来技術による補助回転式スタータの電磁スイッチでは、プランジャの磁気吸引力とスタータモータの補助回転力を両立する補助回転電流を吸引コイルに流す必要があり、補助回転力を確保するために磁気吸引力が増大し、ピニオンギヤの押出し力が大きくなり結果的にピニオンギヤとリングギヤのダメージを大きくしていた。
また低吸引力仕様に関しては、補助回転電流を変更させずに巻線仕様を変更する必要があり、コイル抵抗を下げずにアンペア回数を低減するためコイルを細くして巻き回数を減らすか、コイルを太くして巻き回数を増やし、逆巻を行う必要があった。コイルを細くした場合には導体体積の減少を招き補助回転電流は変わらないため耐熱性が悪化し、コイルを太くした場合は、導体体積の増大により巻線スペースの増大により組み立て作業性が悪化する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明に係る補助回転式スタータの電磁スイッチは、電磁スイッチの外郭をなし磁気回路を形成するケースと、前記ケースの一端側に固定されたコアと、前記コアと空隙を介して対向し、前記ケースの他端側に突出移動するプランジャと、前記コア及びプランジャの一部を取り囲むように前記ケース内に配置され、吸引コイルと保持コイルとが巻回される巻枠とからなる補助回転式スタータの電磁スイッチにおいて、前記巻枠の一部内径側でプランジャと接触しない位置に前記プランジャから空隙を介してコアに向かう磁束の一部をバイパスする磁気バイパス用コアを配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、プランジャがコア側へ移動する磁気吸引力を発生させる磁束の一部が磁気バイパス用コアから空隙１３を経由しコアへ流れるため、逆方向巻を設けていない従来のアンペア回数の電磁スイッチであってもプランジャに発生する磁気吸引力が減少すると共にピニオンギヤのリングギヤ端面に対する押し付け力が減少して、ピニオンギヤとリングギヤの噛合い性に優れ、噛合い耐久性及び生産性の良い補助回転式スタータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１による補助回転式スタータの電磁スイッチの断面図を示すものである。
【図２】本発明の実施の形態２による電磁スイッチの巻線構造を示す一部断面図である。
【図３】従来の補助回転式スタータの全体構成図である。
【図４】従来の補助回転式スタータの始動回路の電気接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による補助回転式スタータの電磁スイッチを示す構造図である。図1の電磁スイッチ８は、電磁スイッチ８の外郭をなし磁気回路を形成するケース２１と、前記ケース２１の一端側に固定されたコア１８と、前記コア１８と空隙２３を介して対向し、前記ケース２１の他端側に突出移動するプランジャ１１と、前記コア１８及びプランジャ１１の一部を取り囲むように前記ケース２１内に配置され、吸引コイル９と保持コイル１０とが巻回される巻枠１４とから構成されている。
【００２４】
本発明になる補助回転式スタータの電磁スイッチは、前記巻枠１４の一部内径側でプランジャ１１と接触しない位置に前記プランジャ１１から空隙２３を介してコア１８に向かう磁束の一部をバイパスする磁気バイパス用コア２６を配置したことを特徴とするものである。巻枠１４は段付巻枠としており、コア１８の端部付近に形成された段付部１４aで内径が２段階に変化する。すなわち、ケース２１の後端側に磁気バイパス用コア２６の円周方向厚みが収納されるような凹部となる大径部１４bとコア１８の外周に接する小径部１４cとからなっている。
【００２５】
磁気バイパス用コア２６は円筒状の磁性材で構成されており、プランジャ１１の外周側でプランジャ１１と空隙２２を確保し、また、コア１８との間に空隙１３を構成するように、吸引コイル９と保持コイル１０とが券回される巻枠１４内周側であってプランジャ１１の外周側に、ケース２１の後端側に一端を当接し、他端を上記空隙１３を介してコア１８端部と対峙するように配置される。すなわち、磁気バイパス用コア１８は巻枠１４の内周部により周方向を位置決めされ、さらに巻枠１４の段付部１４aによりケース１後端部に押圧されて固定される構成となっている。
なお、磁気バイパス用コア２６の円周方向厚みはプランジャ１１の直径に対し５〜２０％に構成されている。
【００２６】
次に本発明になる補助回転式スタータの電磁スイッチの動作を、従来装置で説明した図４の電気接続図を参照して説明する。
エンジンを始動するためにキースイッチ３７を閉じることによりバッテリ３１から電磁スイッチ８の吸引コイル９及び保持コイル１０に電力が供給される。保持コイル１０を流れる電力はその後ボディーアースへ向かい、吸引コイル９に流れる電力は端子２９を介しスタータモータ２へ供給されモータ２に補助回転力を与える。
【００２７】
次に吸引コイル９及び保持コイル１０に電力が供給されたことにより、コア１８からケース２１、空隙２２、プランジャ１１、空隙２３を経てコア１８へ戻る磁気経路と、ケース２１から分岐し磁気バイパス用コア２６、空隙１３を経由してコア１８へ戻る磁気経路に磁束が発生し、プランジャ１１とコア１８間に働く磁気吸引力の作用によりプランジャ１１がコア１８側へ移動し、プランジャ１１の移動に伴いプランジャ１１の後端部１１aに図３に示すレバー１２を介し接続されたピニオンギヤ７が軸方向に移動し上記補助回転力によりリングギヤ１３の歯１３aと噛合う。
【００２８】
上記のように噛合うことによりピニオン７がさらに押出されると共にプランジャ１１がコア１８側へ移動し、プランジャ１１に固定されたロッド１７先端部に設けられた可動接点２５が外部電源であるバッテリ３１に接続された端子２８の固定接点部２８aと端子２９の固定接点部２９aを電気的に接続する。端子２８と端子２９を電気的に接続したことにより吸引コイル９の電力は短絡され、スタータモータ２の駆動電流がバッテリ３１から端子２８、可動接点２５、端子２９を経てスタータモータ２へ供給されエンジン始動に向けたクランキングが行われる。
【００２９】
このような構成によれば、図３に示す従来の補助回転式スタータの電磁スイッチでプランジャ１１から空隙２３を経てコア１８へ流れていた磁束の一部が、ケース２１から磁気バイパス用コア２６、空隙１３を経由してコア１８へ分岐されるため、吸引コイル９及び保持コイル１０の巻線仕様である抵抗値や巻線方法を変更することなく、補助回転電流及び補助回転力を確保したままプランジャ１１の磁気吸引力を低減できる。
【００３０】
また、プランジャ１１がコア１８に当接後の保持力も同等以上に確保できるため、低コストで組立性が良く、リングギヤやピニオンギヤにダメージを与えない噛合い耐久性の良い補助回転式スタータの電磁スイッチ８が得られる。磁気バイパス用コア２６の円周方向厚みはプランジャ１１の直径に対し５〜２０％としたことで厚みが薄く磁気バイパスとしての機能が不足することなく、また厚みが厚すぎて電磁スイッチが大型化することも防げる。
【００３１】
また、磁気バイパス用コア２６はコア１８との間に空隙１３を構成し空隙１３を自在に設定することにより、プランジャ１１の磁気吸引力を自在に操作することが可能となり、さらなる噛合い耐久性の良い補助回転式スタータの電磁スイッチを提供することが可能である。
さらに、磁気バイパス用コア２６は巻枠１４により周方向及び軸方向を位置決めされることにより、部品点数を抑え低コストで組立性が良い補助回転式スタータの電磁スイッチを提供することが可能である。
【００３２】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２による一部巻線構造図である。図２において、保持コイル１０は巻枠１４の段付部１４aの小径部１４c側にのみ券回され、大径部１４bと保持コイル１０の券回外径が吸引コイル１０のコイル径に対し１／２以下の段差となっており、吸引コイル９が保持コイル１０の外周と巻枠１４の大径部に渡り整列巻されている。
このような構成によれば、電磁スイッチ内部のスペースを無駄なく使用でき、さらに保持コイル１０及び吸引コイル９の券回作業も容易となり、低コストで組立性が良くリングギヤやピニオンギヤにダメージを与えない噛合い耐久性の良い補助回転式スタータの電磁スイッチを提供することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
８  電磁スイッチ、    ９  吸引コイル、    １０  保持コイル、
１１  プランジャ、    １３  空隙、    １４  巻枠、    １４a  段付部、
１８  コア、    ２１  ケース、    ２２、２３  空隙、    ２５  可動接点、
２６  磁気バイパス用コア。
【図１】
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【図２】
2010257881.tif 000004
【図３】
2010257881.tif 000005
【図４】
2010257881.tif 000006