(57)【要約】【課題】ピニオンギヤとリングギヤとの円滑な噛み合いを実現すると共に、破損を未然に防止することができる始動装置を提供すること。【解決手段】一端側に第１及び第２の可動接点が配設され、自らの軸方向にスライド自在に配設される第１及び第２のプランジャと、第１及び第２の可動接点と対峙して配設され、一方がバッテリに、他方がモータにそれぞれ電気的に接続される一対の第１及び第２の固定接点と、第１及び第２のプランジャの軸方向における外周に配設される第１の励磁コイルと、一端側が第１のプランジャの他端側に作動可能に係合されると共に、他端側がモータに作動可能に係合され、第１のプランジャのスライド移動に連動してピニオンギヤをリングギヤ側へ押し出すように作動するシフトレバーと、を備えた第１及び第２のマグネットスイッチにおける、第１及び第２の励磁コイルが制御手段と電気的に接続され、当該制御手段によって第１及び第２のマグネットスイッチに対し、時間差を設けて通電するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力を発生するモータと、該モータの回転を出力する出力軸と、該出力軸に設けられたピニオンギヤと、エンジン始動時に前記ピニオンギヤとエンジンのクランクシャフトに接続されるフライホイールの外周部に設けられたリングギヤとを噛合させ、前記ピニオンギヤの回転を前記リングギヤを介して前記クランクシャフトに伝達するマグネットスイッチと、を有する始動装置であって、
前記マグネットスイッチは、
一端側に第１の可動接点が配設され、自らの軸方向にスライド自在に配設される第１のプランジャと、
前記第１の可動接点と対峙して配設され、一方がバッテリに、他方が前記モータにそれぞれ電気的に接続される一対の第１の固定接点と、
前記第１のプランジャの軸方向における外周に配設される第１の励磁コイルと、
一端側が前記第１のプランジャの他端側に作動可能に係合されると共に、他端側が前記モータに作動可能に係合され、前記第１のプランジャのスライド移動に連動して前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側へ押し出すように作動するシフトレバーと、を備えた第１のマグネットスイッチと、
一端側に第２の可動接点が配設され、自らの軸方向にスライド自在に配設される第２のプランジャと、
前記第２の可動接点と対峙して配設され、一方がバッテリに、他方が前記モータにそれぞれ電気的に接続される一対の第２の固定接点と、
前記第２のプランジャの軸方向における外周に配設される第２の励磁コイルと、を備えた第２のマグネットスイッチと、に分割されており、
前記第１及び第２の励磁コイルが制御手段と電気的に接続され、
当該制御手段によって前記第１及び第２のマグネットスイッチに対し、時間差を設けて通電する
ことを特徴とする始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動装置に関し、とりわけ、エンジンの始動時にピニオンギヤとエンジン側のリングギヤとが噛み合う電磁押し込み式の始動装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の始動装置であるスタータモータ（一般的には、セルフスタータモータとも呼ばれ、通称セルモータ）として、該スタータモータの出力軸に設けられたピニオンギヤを押し出して、エンジン側のクランクシャフトに接続されるフライホイールの外周部に設けられたリングギヤという大歯車に噛み合わせる一般的な電磁押し込み式スタータモータが広く知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
かかるスタータモータでは、始動時以外において、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合っていない。この場合、始動時のみピニオンギヤが前進してリングギヤに噛み合い、モータで発生した駆動力をピニオンギヤからリングギヤに伝達してエンジンを駆動する。そして、エンジン始動後は、エンジン始動のためのイグニッションスイッチを「ＳＴＡＲＴ」位置から「ＯＮ」位置に戻すことで、ピニオンギヤがリングギヤから離脱する方式となっている。
【０００４】
すなわち、エンジン始動時、イグニッションスイッチの「ＳＴＡＲＴ」位置への操作により、マグネットスイッチの励磁コイル（ソレノイドコイルとも呼ばれる）が通電されると、該マグネットスイッチの可動接点を一端側に配設されるプランジャが、当該可動接点を一組の固定接点側へ吸引されることによって、当該固定接点と可動接点とが電気的・物理的に接続される。このため、プランジャの他端側に係合されるシフトレバーが、プランジャの動きに連動してピニオンギヤが設けられた出力軸をリングギヤ側へ押し出す。
【０００５】
そして、ピニオンギヤとリングギヤとが噛合すると同時にスタータモータが通電されることにより、エンジンにおけるクランク軸の回転駆動、所謂クランキングが開始され、スタータモータが発生した回転は、ピニオンギヤからリングギヤを通じてエンジンに伝達される。
【０００６】
一方、エンジン始動後、イグニッションスイッチの「ＯＮ」位置への操作により、マグネットスイッチの励磁コイルが通電を停止されると、該励磁コイルの磁力が消滅するため、プランジャがリターンスプリングの反力方向への付勢力によって押し戻される。
【０００７】
すると、マグネットスイッチの可動接点が固定接点から離れることによってモータへの通電が停止される。これと同時に、プランジャが押し戻されることに連動してシフトレバーを介して出力軸も戻されるため、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い状態が解除され、ピニオンギヤの回転が停止するようになっている。かくして、ピニオンギヤは電磁力によって伸縮し（言い換えれば、押し出しと引き戻しを切り替えられ）、エンジン始動時のみリングギヤと噛合するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１９０５００号公報
【特許文献２】特開２００２−５４５３９号公報
【特許文献３】特開平１０−１０３１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、かかる特許文献１〜３の技術において、エンジンが始動した瞬間には、逆にエンジンの回転力がスタータモータに伝達されることになる。これはスタータモータのピニオンギヤが高速で回転するということであり、スタータモータにはこの高速回転から保護するためのクラッチや減速ギヤが装備されているものもある。
【００１０】
しかしながら、かかる電磁押し込み式のスタータモータでは、エンジンが停止する前（エンジンが惰性回転しているとき）に再始動させようとしても、エンジン側のリングギヤが高速で回転しており、該回転しているリングギヤにピニオンギヤを噛み合わせることが難しいため、エンジンが停止する前に再始動させることは困難であった。
【００１１】
このため、ピニオンギヤとリングギヤとを噛み合わせるためには、エンジンを完全停止させる必要があり、エンジン回転中にスタータモータを動作させると、ピニオンギヤおよびリングギヤを破損させる場合があった。
【００１２】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ピニオンギヤとリングギヤとの円滑な噛み合いを実現すると共に、破損を未然に防止することができるスタータモータを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、回転力を発生するモータと、該モータの回転を出力する出力軸と、該出力軸に設けられたピニオンギヤと、エンジン始動時に上記ピニオンギヤとエンジンのクランクシャフトに接続されるフライホイールの外周部に設けられたリングギヤとを噛合させ、上記ピニオンギヤの回転を上記リングギヤを介して上記クランクシャフトに伝達するマグネットスイッチと、を有する始動装置であって、上記マグネットスイッチは、一端側に第１の可動接点が配設され、自らの軸方向にスライド自在に配設される第１のプランジャと、上記第１の可動接点と対峙して配設され、一方がバッテリに、他方が上記モータにそれぞれ電気的に接続される一対の第１の固定接点と、上記第１のプランジャの軸方向における外周に配設される第１の励磁コイルと、一端側が上記第１のプランジャの他端側に作動可能に係合されると共に、他端側が上記モータに作動可能に係合され、上記第１のプランジャのスライド移動に連動して上記ピニオンギヤを上記リングギヤ側へ押し出すように作動するシフトレバーと、を備えた第１のマグネットスイッチと、一端側に第２の可動接点が配設され、自らの軸方向にスライド自在に配設される第２のプランジャと、上記第２の可動接点と対峙して配設され、一方がバッテリに、他方が上記モータにそれぞれ電気的に接続される一対の第２の固定接点と、上記第２のプランジャの軸方向における外周に配設される第２の励磁コイルと、を備えた第２のマグネットスイッチと、に分割されており、上記第１及び第２の励磁コイルが制御手段と電気的に接続され、当該制御手段によって上記第１及び第２のマグネットスイッチに対し、時間差を設けて通電するようにした。
【００１４】
このように、本発明の一態様においては、始動装置におけるマグネットスイッチを第１のマグネットスイッチと、第２のマグネットスイッチの２つに分割した。そして、制御手段によって、第１のマグネットスイッチと第２のマグネットスイッチとに対し、時間差を設けて通電するようにした。これにより、本発明では、始動装置動作時のエンジン回転数に応じた噛み合い前にモータを回転させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
従って、本発明によれば、始動装置動作時のエンジン回転数に応じた噛み合い前にモータを回転させることができるため、ピニオンギヤとリングギヤとの回転数差を少なくすることができ、かくして、円滑な噛み合いを実現し得ると共に、ピニオンギヤやリングギヤの破損を未然に防止することができる始動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例における始動装置を概略的に示す構成図である。
【図２】図１の始動装置を異なる視点から見て示す概略構成図である。
【図３】本発明の始動装置における第１及び第２のマグネットスイッチの動作並びにピニオンギヤ及びリングギヤの噛合状態を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、以下の説明において、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下、「周知事項」と称する）については、その細部にわたる説明を割愛するが、これは説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は、本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明による始動装置の一実施例を概略的に示す構成図であり、図２は図１の始動装置を別の角度から見て示す概略構成図である。
【００１９】
図１および図２は、全体として本発明による始動装置としてのスタータモータ１を示し、モータ２が第１のマグネットスイッチ３および第２のマグネットスイッチ４に対し、制御手段であるＥＣＵ（Electronic  Control  Unit；電子制御装置）５によって通電されると、モータ２の出力軸２１に設けられたピニオンギヤ２２を押し出して、図示省略するエンジン側のクランクシャフトに接続されるフライホイールの外周部に設けられたリングギヤ７と噛み合わせるようになっている。
【００２０】
本実施例の場合、モータ２は、通電されるとピニオンギヤ２２を回転駆動するためのトルクを発生する周知の構造を有するもので、アーマチャコア、シャフト、アーマチャコイルや整流子等で構成されたアーマチャ（電機子）２３と、ヨーク２４、ブラシ２５やフィールドコイルまたは永久磁石（図示省略する）等で構成されたフィールド（界磁装置）とを搭載している。
【００２１】
かかる電磁押し込み式のスタータモータ１においては、マグネットスイッチが第１のマグネットスイッチ３と、第２のマグネットスイッチ４とに分割して設けられている。第１のマグネットスイッチ３は、ケース３１内に一端側に第１の可動接点３２が配設され、自らの軸方向にスライド自在に配設される第１のプランジャ３３と、第１の可動接点３２と対峙して配設され、一方がバッテリ６に、他方がモータ２のブラシ２５にそれぞれ電気的に接続される一対の第１の固定接点３４と、第１のプランジャ３３の軸方向における外周に配設される第１の励磁コイル３５とを備えている。これに加え、一端側が第１のプランジャ３３の他端側に作動可能に係合されると共に、他端側がモータ２に作動可能に係合され、第１のプランジャ３３のスライド移動に連動してピニオンギヤ２２をリングギヤ７側へ押し出すように作動するシフトレバー３６が、ケース３１から外方へ向けて設けられている。
【００２２】
また、第２のマグネットスイッチ４は、ケース４１内に一端側に第２の可動接点４２が配設され、自らの軸方向にスライド自在に配設される第２のプランジャ４３と、第２の可動接点４２と対峙して配設され、一方がバッテリ６に、他方がモータ２のブラシ２５にそれぞれ電気的に接続される一対の第２の固定接点４４と、第２のプランジャ４３の軸方向における外周に配設される第２の励磁コイル４５と、を備えている。
【００２３】
第１および第２の励磁コイル３５、４５は、それぞれ対応する第１および第２のプランジャ３３、４３の外周に巻回されており、電流が流れることで、これら第１および第２のプランジャ３３、４３を、第１および第２の固定接点３４、４４側へ吸引するための磁力を発生する巻線である。
【００２４】
第１および第２のプランジャ３３、３４は、磁路の一部を構成し、第１および第２の励磁コイル３５、４５の発生する磁力によってスライド（往復動）して、ピニオン移動用のシフトレバー３６および第１および第２の可動接点３２、４２を駆動する磁性体からなる円柱状の部材である。また、第１および第２のプランジャ３３、４３は、外周面を図示省略するスリーブの内周面に摺接させた状態で、スリーブの内側に、軸方向にスライド自在に配設されている。さらに、ケース３１、４１内に設けられたリターンスプリング（図示省略する）によって、第１および第２の固定接点３４、４４と離間する方向に付勢されている。
【００２５】
第１および第２可動接点３２、４２は、第１および第２のプランジャ３３、４３と一体的にスライド移動することで、第１および第２の固定接点３４、４４間を接続または切断するための金属からなる板状の部材である。
【００２６】
第１および第２の固定接点３４、４４は、第１および第２の可動接点３２、４２によって接続されることで、バッテリ６からスタータ用のモータ２に電力を供給する金属からなる部材である。第１および第２の固定接点３４、４４は、第１および第２の可動接点３２、４２と対向した状態で所定間隔を隔てて固定されている。
【００２７】
シフトレバー３６は、一端側が第１のマグネットスイッチ３における第１のプランジャ３３の他端側に、当該第１のプランジャ３３と連動して作動し得るように係合され、他端側がケース３１からモータ２方向へ向けて突出して設けられている。かかるシフトレバー３６の他端側は、モータ２に対し作動自在に係合されている。そして、シフトレバー３６は、第１のプランジャ３３が第１の可動接点３２と第１の固定接点３４とを当接するようにスライド移動することに連動して、ピニオンギヤ２２をエンジン側のリングギヤ７と噛み合うように押し出すことが可能となっている。
【００２８】
次に、本発明のスタータモータ１における第１および第２のマグネットスイッチ３、４の動作並びにピニオンギヤ２２およびリングギヤ７の噛合状態を示すタイミングチャートである図３を参照しながら、スタータモータ１の動作について説明する。
【００２９】
まず、エンジンが完全に停止する前にＥＣＵ５または他のＥＣＵから始動要求が出力されると、ＥＣＵ５を介して第２の励磁コイル４５が通電される（図中ｔ１で示す）。これにより、第２の励磁コイル４５は磁力を発生する。すると、第２のプランジャ４３は、発生した磁力によって、リターンスプリングを引き伸ばしながら第２の可動接点４２が第２の固定接点４４と当接する方向に吸引される。そして、第２のプランジャ４３が吸引されてスライド移動することで第２の可動接点４２が第２の固定接点４４と当接すると、モータ２における２組のブラシ２５、２５のうち、１組のブラシ２５、２５がバッテリ６と電気的に接続されて回転を始める。
【００３０】
次に、ＥＣＵ５の制御により、所定時間を置いて第１の励磁コイル３５が通電される（図中ｔ２で示す）。これにより、第１の励磁コイル３５は磁力を発生する。すると、第１のプランジャ３３は、発生した磁力によって、リターンスプリングを引き伸ばしながら第１の可動接点３２が第１の固定接点３４と当接する方向に吸引される。
【００３１】
そして、第１のプランジャ３３が吸引されてスライド移動することで第１の可動接点３２が第２の固定接点３４と当接すると、連動してピニオン移動用のシフトレバー３６が作動し、ピニオンギヤ２２をエンジンのリングギヤ７と噛合させる。
【００３２】
このとき、第１の可動接点３２が第１の固定接点３４に当接することで、スタータ用のモータ２における残りの１組のブラシ２５、２５に対し、バッテリ６から電力が供給されると、エンジンにおけるクランク軸の回転駆動、所謂クランキングが開始され、スタータモータ１（スタータ用のモータ２）によって発生した回転は、ピニオンギヤ２２からリングギヤ７を通じてエンジンに伝達され、エンジンが始動する。
【００３３】
このように、かかるスタータモータ１では、ＥＣＵ５によって、第１のマグネットスイッチ３と第２のマグネットスイッチ４とに対し、時間差を設けて通電するようにしたことにより、スタータ動作時のエンジン回転数に応じた噛み合い前にモータ２を回転させることができる。従って、ピニオンギヤ２２とリングギヤ７との回転数差を少なくすることができ、かくして、円滑な噛み合いを実現し得ると共に、ピニオンギヤ２２やリングギヤ７の破損を未然に防止することができる。
【００３４】
この後、エンジンが始動を完了すると、第１および第２の励磁コイル３５、４５への通電が遮断される。すると、第１および第２の励磁コイル３５、４５において発生していた磁力は消滅する。従って、第１および第２のプランジャ３３、４３は、磁力が消滅したことで、リターンスプリングによって第１および第２の固定接点３４、４４から離間する方向へ引き戻される。
【００３５】
このとき、第１のプランジャ３３が引き戻されることに連動して、シフトレバー３６も引き戻されるため、ピニオンギヤ２２がエンジン側のリングギヤ７から離脱する。また、第１および第２の可動接点３２、４２も第１および第２の固定接点３４、４４から離れる。そして、第１および第２の可動接点３２、４２が第１および第２の固定接点３４、４４から離れることで、バッテリ６からの電力の供給が遮断され、スタータ用モータ２は停止する。
【００３６】
〔本発明の作用・効果〕
以上、説明したように、本発明のスタータモータ１によれば、マグネットスイッチを第１のマグネットスイッチ３と、第２のマグネットスイッチ４の２つに分割した。そして、ＥＣＵ５によって、第１のマグネットスイッチ３と第２のマグネットスイッチ４とに対し、時間差を設けて通電するようにした。従って、スタータモータ１では、スタータ動作時のエンジン回転数に応じた噛み合い前にモータ２を回転させることができるため、ピニオンギヤ２２とリングギヤ７との回転数差を少なくすることができ、かくして、円滑な噛み合いを実現し得ると共に、ピニオンギヤ２２やリングギヤ７の破損を未然に防止することができるスタータモータ１を提供することができる。
【００３７】
〔他の実施例〕
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３８】
例えば、本発明は上述した実施例に限らず、要はスタータ動作時のエンジン回転数に応じた噛み合い前にモータを回転させることができるものであれば、マグネットスイッチの構造やその他ピニオンギヤを押し出す構造など、この他種々の構造を広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、とりわけ自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。なお、搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【符号の説明】
【００４０】
１…始動装置（スタータモータ）
２…モータ
２１…出力軸
２２…ピニオンギヤ
２３…アーマチャ
２４…ヨーク
２５…ブラシ
３…第１のマグネットスイッチ
３１、４１…ケース
３２…第１の可動接点
３３…第１のプランジャ
３４…第１の固定接点
３５…第１の励磁コイル
３６…シフトレバー
４…第２のマグネットスイッチ
４２…第２の可動接点
４３…第２のプランジャ
４４…第２の固定接点
４５…第２の励磁コイル
５…ＥＣＵ（制御手段）
６…バッテリ
７…リングギヤ
【図１】
2010169011.tif 000003
【図２】
2010169011.tif 000004
【図３】
2010169011.tif 000005