(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリよりモータ回路を通じて電力の供給を受けるモータと、
このモータに発生する回転力が伝達されて回転する出力軸と、
前記モータの回転力をエンジンのリングギヤに伝達するためのピニオンギヤを有し、このピニオンギヤと一体に前記出力軸の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体と、
電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化してプランジャを吸引し、このプランジャの動きに連動して、前記ピニオン移動体を軸方向のリングギヤ側へ押し出す働きを有するピニオン押出し用ソレノイドと、
スイッチコイルへの通電により電磁石を形成して可動鉄心を吸引し、この可動鉄心の動きに連動して、前記モータ回路に設けられるメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備え、
前記ピニオン押出し用ソレノイドの作動と前記モータ通電用スイッチの作動を個々に独立して制御できるスタータであって、
前記ピニオン押出し用ソレノイドは、前記電磁コイルが１コイルにより構成され、且つ、前記モータ回路と電気的に分離しており、
前記スイッチコイルの＋電位側にカソードを接続し、前記スイッチコイルのアース側にアノードを接続したダイオードを備えることを特徴とするスタータ。
【請求項２】
請求項１に記載したスタータにおいて、
前記ダイオードは、前記モータ通電用スイッチに内蔵されていることを特徴とするスタータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記ダイオードとは別に、前記電磁コイルの＋電位側にカソードを接続し、前記電磁コイルのアース側にアノードを接続したダイオードを備えることを特徴とするスタータ。
【請求項４】
バッテリよりモータ回路を通じて電力の供給を受けるモータと、このモータに発生する回転力が伝達されて回転する出力軸と、前記モータの回転力をエンジンのリングギヤに伝達するためのピニオンギヤを有し、このピニオンギヤと一体に前記出力軸の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体と、電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化してプランジャを吸引し、このプランジャの動きに連動して、前記ピニオン移動体を軸方向のリングギヤ側へ押し出す働きを有すると共に、前記電磁コイルが１コイルにより構成され、且つ、前記モータ回路と電気的に分離しているピニオン押出し用ソレノイドと、スイッチコイルへの通電により電磁石を形成して可動鉄心を吸引し、この可動鉄心の動きに連動して、前記モータ回路に設けられるメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備えるスタータと、
前記バッテリより前記スイッチコイルに励磁電流を流すための励磁回路に設けられるモータ用リレーと、
前記スイッチコイルの＋電位側にカソードを接続し、前記スイッチコイルのアース側にアノードを接続したダイオードと、
前記モータ用リレーを介して前記スイッチコイルの励磁／非励磁を制御する制御装置とを備えるエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項４に記載したエンジン始動装置において、
前記ダイオードは、前記モータ通電用スイッチに内蔵されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項４に記載したエンジン始動装置において、
前記ピニオン押出し用ソレノイドと前記モータ通電用スイッチは、軸方向に直列に配置され、ソレノイドユニットとして一体的に構成されており、
前記ダイオードは、前記ソレノイドユニットに内蔵されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
バッテリよりモータ回路を通じて電力の供給を受けるモータと、このモータに発生する回転力が伝達されて回転する出力軸と、前記モータの回転力をエンジンのリングギヤに伝達するためのピニオンギヤを有し、このピニオンギヤと一体に前記出力軸の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体と、電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化してプランジャを吸引し、このプランジャの動きに連動して、前記ピニオン移動体を軸方向のリングギヤ側へ押し出す働きを有すると共に、前記電磁コイルが１コイルにより構成され、且つ、前記モータ回路と電気的に分離しているピニオン押出し用ソレノイドと、スイッチコイルへの通電により電磁石を形成して可動鉄心を吸引し、この可動鉄心の動きに連動して、前記モータ回路に設けられるメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備えるスタータと、
前記バッテリより前記電磁コイルに励磁電流を流すための第１の励磁回路に設けられるスタータリレーと、
前記バッテリより前記スイッチコイルに励磁電流を流すための第２の励磁回路に設けられるモータ用リレーと、
前記電磁コイルの＋電位側にカソードを接続し、前記電磁コイルのアース側にアノードを接続した第１のダイオードと、
前記スイッチコイルの＋電位側にカソードを接続し、前記スイッチコイルのアース側にアノードを接続した第２のダイオードと、
前記スタータリレーを介して前記電磁コイルの励磁／非励磁を制御し、且つ、前記モータ用リレーを介して前記スイッチコイルの励磁／非励磁を制御する制御装置とを備えるエンジン始動装置。
【請求項８】
請求項４〜７に記載した何れかのエンジン始動装置において、
エンジンの運転停止および再始動を自動制御すると共に、前記エンジンが停止する際に、前記エンジンが完全に停止するまでの惰性回転中に前記エンジンを再始動させることが可能なアイドルストップ装置に使用されることを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピニオンギヤをリングギヤ側へ押し出す働きを有するピニオン押出し用ソレノイドと、モータ回路に設けられるメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備えたスタータ、および、このスタータの作動を制御してエンジンを始動させるエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１に記載された機関用始動装置が公知である。
この機関用始動装置は、界磁コイルを有する電磁石界磁形のモータと、シフトレバーを介してピニオンギヤをリングギヤ側へ押し出す働きを有するピニオン押出し用ソレノイドと、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の開閉を行うモータ通電用スイッチとを備えている。
上記の構成によれば、ピニオン押出し用ソレノイドの作動と、モータ通電用スイッチの作動とを独立して制御できるので、例えば、先ず、ピニオン押出し用ソレノイドのみを作動させて、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせた後、モータ通電用スイッチの作動によりメイン接点を閉じてモータに通電することが出来る。これにより、ピニオンギヤとリングギヤとが確実に噛み合った状態でモータを駆動してエンジンを始動できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５６−４２４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記の始動装置は、ピニオン押出し用ソレノイドに用いられる電磁コイルが２コイルである。つまり、プランジャを吸引するために必要な磁力を発生する吸引コイルと、吸引したプランジャを保持するために必要な磁力を発生する保持コイルとで構成される。この吸引コイルと保持コイルは、例えば、吸引コイルの一方の端部と保持コイルの一方の端部をコネクタ等に接続する必要がある。また、吸引コイルは、モータ通電用スイッチによりメイン接点が閉成された時に、そのメイン接点を介して吸引コイルが短絡されるように、つまり、吸引コイルに電流が流れない様に、吸引コイルの他方の端部が、メイン接点を構成するモータ側の固定接点と電気的に接続されている。
【０００５】
さらに、特許文献１の始動装置は、ピニオン押出し用ソレノイドの作動により軸方向に押し出されたピニオンギヤがリングギヤに当接した時に、モータ回路のメイン接点が閉じなくても、ピニオン押出し用ソレノイドの電磁コイルを介してモータの界磁コイルに電流が流れる様に、電磁コイルと界磁コイルとが電気配線で接続されている。つまり、電磁コイルを介して界磁コイルに電流が流れることで、モータの電機子が若干回転し、その電機子の回転がピニオンギヤに伝達されてピニオンギヤが若干回転することにより、ピニオンギヤとリングギヤとが噛み合う様に構成されている。
上記の様に、特許文献１の始動装置は、回路構成が複雑であることから、部品点数の増加を招くと共に、吸引コイルの一方の端部と保持コイルの一方の端部をコネクタ等に接続する工程、吸引コイルの他方の端部を、メイン接点を構成するモータ側の固定接点と電気的に接続する工程、および、ピニオン押出し用ソレノイドの電磁コイルとモータの界磁コイルとを電気配線で接続する工程が必要であり、製造工程の増加によってコストが上昇する問題がある。
【０００６】
また、特許文献１の技術は、モータの界磁に永久磁石を用いることができず、界磁コイルを用いることが前提に構成されているため、永久磁石を用いた永久磁石界磁形モータには適用できないという問題もある。
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、ピニオンギヤを軸方向に押し出す働きを有するピニオン押出し用ソレノイドと、モータ回路のメイン接点を開閉する働きを有するモータ通電用スイッチを備え、両者の作動を個々に独立して制御できるスタータであって、回路構成を簡略化して製造工程を減らすことができ、且つ、モータの界磁に永久磁石と界磁コイルのどちらも使用できるスタータおよびエンジン始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１の発明）
本発明は、バッテリよりモータ回路を通じて電力の供給を受けるモータと、このモータに発生する回転力が伝達されて回転する出力軸と、モータの回転力をエンジンのリングギヤに伝達するためのピニオンギヤを有し、このピニオンギヤと一体に出力軸の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体と、電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化してプランジャを吸引し、このプランジャの動きに連動して、ピニオン移動体を軸方向のリングギヤ側へ押し出す働きを有するピニオン押出し用ソレノイドと、スイッチコイルへの通電により電磁石を形成して可動鉄心を吸引し、この可動鉄心の動きに連動して、モータ回路に設けられるメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備え、ピニオン押出し用ソレノイドの作動とモータ通電用スイッチの作動を個々に独立して制御できるスタータであって、ピニオン押出し用ソレノイドは、電磁コイルが１コイルにより構成され、且つ、モータ回路と電気的に分離しており、スイッチコイルの＋電位側にカソードを接続し、スイッチコイルのアース側にアノードを接続したダイオードを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明のスタータは、ピニオン押出し用ソレノイドの電磁コイルを１コイルとし、且つ、モータ回路と電気的に分離することで、回路構成を簡素化できる。つまり、電磁コイルを吸引コイルと保持コイルの２コイルで構成した場合に必要な工程（吸引コイルの一方の端部と保持コイルの一方の端部をコネクタ等に接続する工程、吸引コイルの他方の端部を、メイン接点を構成するモータ側の固定接点と電気的に接続する工程）を廃止できる。
また、本発明のスタータは、モータの界磁を電磁石界磁に限定する必要はなく、永久磁石と界磁コイルのどちらを使用することも可能であり、界磁コイルを用いた場合でも、ピニオン押出し用ソレノイドの電磁コイルを界磁コイルと電気配線で接続する工程は不要である。これにより、回路構成の簡素化に伴って部品点数を削減でき、且つ、製造工程を低減できるので、低コストなスタータを提供できる。
【０００９】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、ダイオードは、モータ通電用スイッチに内蔵されていることを特徴とする。
本発明によれば、ダイオードをモータ通電用スイッチの筐体内部に収容することで、ダイオードの劣化を防止できる。また、ダイオードをモータ通電用スイッチの筐体内部で結線できるので、コネクタ等の接続端子を新たに設ける必要がない。
【００１０】
（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、上記のダイオードとは別に、電磁コイルの＋電位側にカソードを接続し、電磁コイルのアース側にアノードを接続したダイオードを備えることを特徴とする。
【００１８】
（請求項４の発明）
本発明のエンジン始動装置は、スタータとして、バッテリよりモータ回路を通じて電力の供給を受けるモータと、このモータに発生する回転力が伝達されて回転する出力軸と、モータの回転力をエンジンのリングギヤに伝達するためのピニオンギヤを有し、このピニオンギヤと一体に出力軸の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体と、電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化してプランジャを吸引し、このプランジャの動きに連動して、ピニオン移動体を軸方向のリングギヤ側へ押し出す働きを有すると共に、電磁コイルが１コイルにより構成され、且つ、モータ回路と電気的に分離しているピニオン押出し用ソレノイドと、スイッチコイルへの通電により電磁石を形成して可動鉄心を吸引し、この可動鉄心の動きに連動して、モータ回路に設けられるメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備えるスタータを具備している。
そして、バッテリよりスイッチコイルに励磁電流を流すための励磁回路に設けられるモータ用リレーと、スイッチコイルの＋電位側にカソードを接続し、アース側にアノードを接続したダイオードと、モータ用リレーを介してスイッチコイルの励磁／非励磁を制御する制御装置とを備える。
本発明のエンジン始動装置は、制御装置より出力される駆動信号によりモータ用リレー
がオンすると、バッテリからモータ用リレーを通じてモータ通電用スイッチのスイッチコ
イルに励磁電流が流れる。この後、制御装置によりモータ用リレーがオフされてスイッチ
コイルへの通電が遮断されると、スイッチコイルのインダクタンスにより逆起電力（サー
ジ）が発生する。
【００１９】
ここで、スイッチコイルに発生した逆起電力によりモータ用リレーに電流が流れると、モータ用リレーの接点間にアーク放電が発生して、接点寿命が低下する要因となる。
これに対し、本発明では、スイッチコイルに対しダイオードを逆並列に接続している。つまり、ダイオードのカソードをスイッチコイルの＋電位側に接続し、アノードをアース側に接続しているので、スイッチコイルに発生した逆起電力をダイオードで吸収することができる。これにより、モータ用リレーに電流が流れることはないので、モータ用リレーの接点間にアーク放電が発生することはなく、モータ用リレーの接点摩耗による寿命低下を抑制できる。
（請求項５の発明）
請求項４に記載したエンジン始動装置において、ダイオードは、モータ通電用スイッチに内蔵されていることを特徴とする。
（請求項６の発明）
請求項４に記載したエンジン始動装置において、ピニオン押出し用ソレノイドとモータ通電用スイッチは、軸方向に直列に配置され、ソレノイドユニットとして一体的に構成されており、ダイオードは、ソレノイドユニットに内蔵されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ピニオン押出し用ソレノイドとモータ通電用スイッチを軸方向に
直列に配置したことにより、両者をモータの周方向に並列に配置する場合と比べて、軸方
向の投影面積が減少する。言い換えると、モータの径方向外側で二方向に寸法が増加する
ことはない。これにより、本発明のソレノイドユニットは、ピニオンギヤを押し出す働き
と、メイン接点を開閉する働きとを一つのプランジャの動きに連動して行う従来のスター
タ用電磁スイッチと比較しても、殆ど変わらないスペースに搭載可能である。
なお、上記した請求項５、６の両発明によれば、ダイオードをモータ通電用スイッチ、あるいは、ソレノイドユニットの筐体内部に収容することで、ダイオードの劣化を防止できる。また、ダイオードをモータ通電用スイッチ、あるいは、ソレノイドユニットの筐体内部で結線できるので、コネクタ等の接続端子を新たに設ける必要がない。
【００２０】
（請求項７の発明）
本発明のエンジン始動装置は、スタータとして、バッテリよりモータ回路を通じて電力の供給を受けるモータと、このモータに発生する回転力が伝達されて回転する出力軸と、モータの回転力をエンジンのリングギヤに伝達するためのピニオンギヤを有し、このピニオンギヤと一体に出力軸の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体と、電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化してプランジャを吸引し、このプランジャの動きに連動して、ピニオン移動体を軸方向のリングギヤ側へ押し出す働きを有すると共に、電磁コイルが１コイルにより構成され、且つ、モータ回路と電気的に分離しているピニオン押出し用ソレノイドと、スイッチコイルへの通電により電磁石を形成して可動鉄心を吸引し、この可動鉄心の動きに連動して、モータ回路に設けられるメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備えるスタータを具備している。
そして、バッテリより電磁コイルに励磁電流を流すための第１の励磁回路に設けられるスタータリレーと、バッテリより請求項１に記載したスイッチコイルに励磁電流を流すための第２の励磁回路に設けられるモータ用リレーと、電磁コイルの＋電位側にカソードを接続し、アース側にアノードを接続した第１のダイオードと、スイッチコイルの＋電位側にカソードを接続し、アース側にアノードを接続した第２のダイオードと、スタータリレーを介して電磁コイルの励磁／非励磁を制御し、且つ、モータ用リレーを介してスイッチコイルの励磁／非励磁を制御する制御装置とを備える。
【００２１】
上記の構成によれば、スタータリレーがオフされて、電磁コイルへの通電が遮断された時に電磁コイルに逆起電力が発生しても、第１のダイオードで逆起電力を吸収できるので、第１の励磁回路を通ってスタータリレーに電流が流れることはない。その結果、スタータリレーの接点間にアーク放電が発生することはなく、スタータリレーの接点摩耗による寿命低下を抑制できる。
また、モータ用リレーがオフされて、スイッチコイルへの通電が遮断された時にスイッチコイルに逆起電力が発生しても、第２のダイオードで逆起電力を吸収できるので、第２の励磁回路を通ってモータ用リレーに電流が流れることはない。その結果、モータ用リレーの接点間にアーク放電が発生することはなく、モータ用リレーの接点摩耗による寿命低下を抑制できる。
【００２４】
（請求項８の発明）
請求項４〜７に記載した何れかのエンジン始動装置において、エンジンの運転停止および再始動を自動制御すると共に、エンジンが停止する際に、エンジンが完全に停止するまでの惰性回転中にエンジンを再始動させることが可能なアイドルストップ装置に使用されることを特徴とする。
本発明のエンジン始動装置に使用されるスタータは、ピニオン押出し用ソレノイドの作動とモータ通電用スイッチの作動を個々に独立して制御できるので、例えば、アイドルストップ装置によりエンジンが停止する過程で再始動要求が発生した時に、エンジンが完全に停止するまでの惰性回転中にエンジンを再始動させることが出来る。この場合、ピニオン押出し用ソレノイドより先にモータ通電用スイッチを作動させることで、ピニオンギヤがリングギヤ側へ移動する前にモータが回転するため、惰性回転中のリングギヤとピニオンギヤとの相対回転数を低減した状態でピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせることが出来る。    
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に示すスタータの断面図である。
【図２】実施例１に示すソレノイドユニット（ピニオン押出し用ソレノイドとモータ通電用スイッチ）の断面図である。
【図３】実施例１に示すエンジン始動装置の電気回路図である。
【図４】実施例２に示すエンジン始動装置の電気回路図である。
【図５】実施例３に示すソレノイドユニットの断面図である。
【図６】実施例４に示すソレノイドユニットの断面図である。
【図７】従来スタータに使用される電磁スイッチの断面図である。
【図８】従来スタータに使用される電磁スイッチおよび本発明のピニオン押出し用ソレノイドのスプリング特性と吸引力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
ただし、４つの実施例のうち、実施例１、３、４は、本発明が適用されていない比較例を示すものであり、実施例２は、本発明が適用された具体例を示すものである。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
実施例１に示すエンジン始動装置は、例えば、交差点での信号停止や渋滞等による一時停止の際にエンジン（図示せず）を自動停止させ、その後、ユーザによる発進操作に応答してエンジンを自動的に再始動させるアイドルストップ装置を有する車両に搭載され、エンジンの始動を行うスタータ１を備えている。
スタータ１は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転力が伝達されて回転する出力軸３と、この出力軸３の軸上を軸方向（図示左右方向）に移動可能に設けられたピニオン移動体（後述する）と、シフトレバー４を介してピニオン移動体を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す働きを有するピニオン押出し用ソレノイド５と、バッテリ６（図３参照）からモータ２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（後述する）を開閉するモータ通電用スイッチ７等より構成される。
【００２８】
モータ２は、例えば、図３に示す様に、複数の永久磁石により構成される界磁８と、電機子軸の一方の端部に整流子９を設けた電機子１０と、整流子９の外周上に配置されるブラシ１１等を備える整流子電動機である。なお、モータ２の界磁８は、永久磁石の代わりに、界磁コイルによる電磁石界磁を用いることも出来る。
出力軸３は、減速装置（図示せず）を介して電機子軸と同一軸線上に配置され、モータ２の回転が減速装置で減速されて伝達される。
減速装置は、例えば、周知の遊星歯車減速装置であり、遊星歯車の公転運動を拾う遊星キャリアが出力軸３と一体に設けられている。
【００２９】
ピニオン移動体は、以下に説明するクラッチ１２とピニオンギヤ１３とで構成される。  クラッチ１２は、出力軸３の外周にヘリカルスプライン嵌合するスプラインバレル１２ａ（図１参照）と、このスプラインバレル１２ａと一体に設けられるアウタと、このアウタの内周に相対回転自在に配置されるインナと、アウタとインナとの間で回転力の伝達を断続するためのローラと、このローラを押圧するスプリング等より構成され、ローラを介してアウタからインナへ一方向のみ回転力を伝達する周知の一方向クラッチとして構成されている。
ピニオンギヤ１３は、クラッチ１２のインナと一体に設けられ、出力軸３の外周に軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されている。
【００３０】
ピニオン押出し用ソレノイド５とモータ通電用スイッチ７は、それぞれ通電によって電磁石を形成するソレノイドコイル１４とスイッチコイル１５を有し、このソレノイドコイル１４とスイッチコイル１５との間に、両者に共通して用いられる固定鉄心１６を配置すると共に、ピニオン押出し用ソレノイド５の磁気ヨークを兼ねるソレノイドケース１７と、モータ通電用スイッチ７の磁気ヨークを兼ねるスイッチケース１８とが軸方向に連続して形成され、一つの全体ケースとして一体に設けられている。つまり、ピニオン押出し用ソレノイド５とモータ通電用スイッチ７は、図１に示す様に、両者が軸方向に直列に配置されて、ソレノイドユニットとして一体的に構成され、モータ２と並列にスタータハウジング１９に固定されている。
【００３１】
全体ケースは、図２に示す様に、軸方向一端側（図示左側）の端部に円環状の底面を有し、他端側の端部が開口する有底の筒形状であり、軸方向の一端から他端まで外径が同一寸法を有し、且つ、ソレノイドケース１７を形成する軸方向一端側より、スイッチケース１８を形成する軸方向他端側の方が内径が大きく、肉厚が薄く設けられている。つまり、全体ケースの内周面には、ソレノイドケース１７を形成する軸方向一端側と、スイッチケース１８を形成する軸方向他端側との間に段差が設けられている。
固定鉄心１６は、円環状の鉄心プレート１６ａと、この鉄心プレート１６ａの内周に過締め固定される鉄心コア部１６ｂとに分割して構成され、鉄心プレート１６ａの板厚方向におけるコイル側（軸方向一端側）の外周端面が、全体ケースの内周面に設けられた段差に当接してコイル側の位置が規制されている。
【００３２】
以下、全体ケース（ソレノイドケース１７とスイッチケース１８）、および、固定鉄心１６を除くピニオン押出し用ソレノイド５およびモータ通電用スイッチ７の構成について、図２および図３を参照して説明する。
ａ）ピニオン押出し用ソレノイド５は、ソレノイドケース１７を形成する全体ケースの軸方向一端側の内周に配置される前記ソレノイドコイル１４と、固定鉄心１６の鉄心コア部１６ｂに対向してソレノイドコイル１４の内周を軸心方向に可動する鉄製のプランジャ２０と、このプランジャ２０の動きをシフトレバー４に伝達するジョイント２１等より構成される。
【００３３】
ソレノイドコイル１４は、１コイルであり、一方の端部が外部接続端子２２（図３参照）に接続され、他方の端部が、例えば、鉄心プレート１６ａの表面に溶接等により固定されてアース接続されている。
外部接続端子２２には、バッテリ６からスタータリレー２３（図３参照）を介してソレノイドコイル１４に励磁電流を流すための電気配線４４が接続される。
ソレノイドコイル１４の内周には、プランジャ２０の外周を摺動自在に保持する筒状のスリーブ２４が配置されている。
【００３４】
プランジャ２０は、ソレノイドコイル１４への通電により固定鉄心１６が磁化されると、鉄心コア部１６ｂとの間に配設されるリターンスプリング２５の反力に抗して鉄心コア部１６ｂの一方の端面に吸着され、ソレノイドコイル１４への通電が停止すると、リターンスプリング２５の反力で反鉄心コア部方向（図２の左方向）へ押し戻される。
このプランジャ２０は、図２に示す様に、径方向の中央部に円筒孔を有する略円筒状に設けられ、その円筒孔は、プランジャ２０の軸方向一端側に開口して、他端側に底面を有している。
【００３５】
ジョイント２１は、ドライブスプリング２６と共にプランジャ２０の円筒孔に挿入されている。このジョイント２１は、棒状に設けられ、プランジャ２０の円筒孔から突き出る一端側の端部にシフトレバー４の一方の端部が係合する係合溝２１ａが形成され、他端側の端部にフランジ部２１ｂが設けられている。フランジ部２１ｂは、円筒孔の内周に摺動可能な外径を有し、ドライブスプリング２６の荷重を受けて円筒孔の底面に押し付けられている。
ドライブスプリング２６は、プランジャ２０の移動により、シフトレバー４を介して反モータ方向に押し出されたピニオンギヤ１３の端面が、エンジンのクランク軸に取り付けられるリングギヤ２７（図１参照）の端面に当接した後、プランジャ２０が鉄心コア部１６ｂの一方の端面に吸着されるまで移動する間に圧縮されて、ピニオンギヤ１３をリングギヤ２７に噛み込ませるための反力を蓄える。
【００３６】
ｂ）モータ通電用スイッチ７は、スイッチケース１８を形成する全体ケースの軸方向他端側の内周に配置される前記スイッチコイル１５と、固定鉄心１６の鉄心コア部１６ｂに対向してスイッチコイル１５の軸心方向に可動する鉄製の可動鉄心２８と、全体ケースの他端側に開口する開口部（スイッチケース１８の開口部）を塞いで組み付けられる樹脂製の接点カバー２９と、この接点カバー２９に固定される２本の端子ボルト３０、３１と、この２本の端子ボルト３０、３１に固定される一組の固定接点３２と、この一組の固定接点３２間を電気的に断続する可動接点３３等より構成される。
【００３７】
スイッチコイル１５は、１コイルであり、一方の端部が外部接続端子３４（図３参照）に接続され、他方の端部が、例えば、鉄心プレート１６ａの表面に溶接等により固定されてアース接続されている。
外部接続端子３４には、バッテリ６からモータ用リレー３５（図３参照）を介してスイッチコイル１５に励磁電流を流すための電気配線４５が接続されている。なお、外部接続端子２２、３４は、例えば、金属製の板状ターミナルによって形成され、それぞれ、板状ターミナルの先端部が接点カバー２９より軸方向の外部に突き出て設けられている。
スイッチコイル１５の径方向外周側と軸方向の反固定鉄心側には、それぞれ磁気通路の一部を形成する軸方向磁路部材３６と径方向磁路部材３７が配置されている。
軸方向磁路部材３６は、円筒形状を有し、スイッチケース１８の内周に略隙間無く挿入されて、軸方向一端側の端面が鉄心プレート１６ａの外周表面に当接して軸方向に位置決めされている。
【００３８】
径方向磁路部材３７は、スイッチコイル１５の軸心方向に対し直交して配置され、軸方向一端側の外周端面が、軸方向磁路部材３６の軸方向端面に当接してコイル側の位置が規制されている。この径方向磁路部材３７は、可動鉄心２８が軸心方向へ移動できる様に、径方向の中央部に丸孔が開口している。
可動鉄心２８は、スイッチコイル１５への通電により固定鉄心１６が磁化されると、鉄心コア部１６ｂとの間に配設されるリターンスプリング３８の反力に抗して鉄心コア部１６ｂの他方の端面に吸着され、スイッチコイル１５への通電が停止すると、リターンスプリング３８の反力で反鉄心コア部方向（図２の右方向）へ押し戻される。
【００３９】
接点カバー２９は、円筒状の胴体部２９ａを有し、この胴体部２９ａがスイッチケース１８を形成する全体ケースの軸方向他端側の内周に挿入されて、胴体部２９ａの軸方向端面が径方向磁路部材３７の表面に当接した状態で配置され、全体ケースの開口端部によってかしめ固定されている。
２本の端子ボルト３０、３１は、一方の端子ボルト３０にバッテリケーブル３９（図３参照）が接続され、他方の端子ボルト３１にモータリード線４０（図１、図３参照）が接続される。
一組の固定接点３２は、２本の端子ボルト３０、３１と別体（一体でも可能）に設けられ、接点カバー２９の内側で２本の端子ボルト３０、３１に電気的に固定されている。
【００４０】
可動接点３３は、一組の固定接点３２より反可動鉄心側（図２の右側）に配置され、可動鉄心２８に固定された樹脂製のロッド４１の端面にコンタクトスプリング４２の荷重を受けて押し付けられている。但し、コンタクトスプリング４２の初期荷重より、リターンスプリング３８の初期荷重の方が大きく設定されるので、可動接点３３は、スイッチコイル１５が非通電の時に、コンタクトスプリング４２を押し縮めた状態で接点カバー２９の内部座面２９ｂ（図２参照）に着座している。
メイン接点は、一組の固定接点３２と可動接点３３とで形成され、この可動接点３３がコンタクトスプリング４２に付勢されて十分な押圧力で一組の固定接点３２に当接し、両固定接点３２間が導通することでメイン接点が閉成（オン）され、可動接点３３が一組の固定接点３２から離れて、両固定接点３２間の導通が遮断されることによりメイン接点が開成（オフ）される。
【００４１】
次に、スタータ１の作動を説明する。
スタータ１の作動は、電子制御装置であるＥＣＵ４３（図３参照）により、スタータリレー２３およびモータ用リレー３５を通じて制御される。
ａ）通常のエンジン始動を行う場合「エンジンが完全に停止している状態で、ユーザがイグニッションスイッチ（図示せず）をオン操作してエンジンを始動させる場合」。
ＥＣＵ４３は、イグニッションスイッチのオン操作によって発生するエンジン始動信号を入力すると、スタータリレー２３に駆動信号（オン信号）を出力する。これにより、スタータリレー２３がオンして、バッテリ６からピニオン押出し用ソレノイド５のソレノイドコイル１４に通電され、磁化された鉄心コア部１６ｂにプランジャ２０が吸引されて移動する。このプランジャ２０の移動に伴い、シフトレバー４を介してピニオン移動体（クラッチ１２とピニオンギヤ１３）が反モータ方向へ押し出され、ピニオンギヤ１３の端面がリングギヤ２７の端面に当接して停止する。
【００４２】
エンジン始動信号の発生から所定時間（例えば、３０〜４０ｍｓ）が経過すると、ＥＣＵ４３よりモータ用リレー３５に駆動信号（オン信号）が出力され、モータ用リレー３５がオンする。これにより、バッテリ６からモータ通電用スイッチ７のスイッチコイル１５に通電されて、可動鉄心２８が鉄心コア部１６ｂに吸着され、可動接点３３が一組の固定接点３２に当接してコンタクトスプリング４２に付勢されることでメイン接点が閉成する。その結果、モータ２に通電されて電機子１０に回転力が発生し、その回転力が減速装置を介して出力軸３に伝達され、さらに、出力軸３の回転がクラッチ１２を介してピニオンギヤ１３に伝達される。ピニオンギヤ１３がリングギヤ２７と噛み合い可能な位置まで回転すると、ドライブスプリング２６に蓄えられた反力によってピニオンギヤ１３がリングギヤ２７に噛み合わされ、ピニオンギヤ１３からリングギヤ２７に回転力が伝達されてエンジンを始動する。
【００４３】
ｂ）アイドルストップ装置によりエンジンが停止する過程で再始動要求が発生し、エンジンが完全に停止するまでの惰性回転中にエンジンを再始動させる場合。
アイドリング状態からエンジンを自動停止させるための停止条件（例えば、車速が零であり、ブレーキペダルが踏まれている等）が成立すると、ＥＣＵ４３からエンジン停止信号が出力されて、エンジンへの燃料噴射および吸気の供給が停止される。その結果、エンジンは停止過程に入り、リングギヤ２７の回転が降下を開始する。このリングギヤ２７の回転降下中（エンジンの回転が完全に停止する前）に再始動要求が発生すると、ＥＣＵ４３よりモータ用リレー３５に駆動信号（オン信号）が出力され、モータ用リレー３５がオンすることにより、バッテリ６からスイッチコイル１５に通電される。その結果、メイン接点が閉じてモータ２に通電され、電機子１０に回転力が発生する。
【００４４】
この後、ＥＣＵ４３よりスタータリレー２３に駆動信号（オン信号）が出力され、スタータリレー２３がオンすることにより、バッテリ６からソレノイドコイル１４に通電されて、ピニオン押出し用ソレノイド５が作動する。このピニオン押出し用ソレノイド５の作動により、シフトレバー４を介してピニオン移動体が反モータ方向へ押し出され、ピニオンギヤ１３の端面がリングギヤ２７の端面に当接した後、両者が噛み合い可能な位置まで回転した時点で、両ギヤ１３、２７の噛み合いが成立する。これにより、モータ２の回転力がピニオンギヤ１３からリングギヤ２７に伝達されてエンジンを再始動する。
【００４５】
（実施例１の効果）
本実施例のスタータ１は、ピニオン押出し用ソレノイド５のソレノイドコイル１４を１コイルにより形成し、且つ、モータ回路と電気的に分離している（ソレノイドコイル１４はモータ回路に繋がっていない）ので、回路構成を簡素化できる。つまり、ソレノイドコイル１４を吸引コイルと保持コイルの２コイルで構成した場合に必要な工程（吸引コイルの一方の端部と保持コイルの一方の端部をコネクタ等に接続する工程、吸引コイルの他方の端部を、メイン接点を構成するモータ側の固定接点３２と電気的に接続する工程）を廃止できる。
【００４６】
また、本実施例のスタータ１は、モータ２の界磁８を電磁石界磁に限定する必要はなく、永久磁石と界磁コイルのどちらを使用することも可能であり、界磁コイルを用いた場合でも、ピニオン押出し用ソレノイド５のソレノイドコイル１４と界磁コイルとを電気配線で接続する必要はない。
これにより、スタータ１の回路構成を簡素化できるので、部品点数の削減と共に、製造工程を低減でき、低コストなスタータ１を提供できる。
【００４７】
さらに、ピニオン押出し用ソレノイド５の作動とモータ通電用スイッチ７の作動を個々に独立して制御できるので、アイドルストップ装置によりエンジンが停止する過程で再始動要求が発生した時に、エンジンが完全に停止するまでの惰性回転中にエンジンを再始動させることが出来る。この場合、上記の作動説明（ｂ）に記載した様に、ピニオン押出し用ソレノイド５より先にモータ通電用スイッチ７を作動させる。つまり、ソレノイドコイル１４より先にスイッチコイル１５に通電することで、ピニオン移動体がリングギヤ２７側へ移動する前にモータ２が回転するため、惰性回転中のリングギヤ２７とピニオンギヤ１３との相対回転数を低減した状態でピニオンギヤ１３をリングギヤ２７に噛み合わせることが出来る。これにより、始動性の向上、および、始動音の低減が可能である。
【００４８】
（実施例２）
この実施例２は、実施例１に記載したスタータリレー２３、および、モータ用リレー３５に使用される接点の長寿命化について説明する。
なお、スタータ１、および、ソレノイドユニット（ピニオン押出し用ソレノイド５とモータ通電用スイッチ７）の構成は実施例１と同じであり、説明は省略する。
実施例１に示したソレノイドコイル１４は、吸引コイルと保持コイルとを有する２コイル式ではなく、一端側がスタータリレー２３に接続され、他端側がアースに接続される１コイルによって形成されている。このため、スタータリレー２３がオフしてソレノイドコイル１４への通電が遮断されると、ソレノイドコイル１４のインダクタンスにより逆起電力が発生する。この逆起電力の発生により、スタータリレー２３に電流が流れると、スタータリレー２３の接点間にアーク放電が発生して、接点寿命が低下する恐れがある。
【００４９】
以下、実施例２に示す回路構成の特徴（実施例１との相違点）を、図４の電気回路図を基に詳述する。
ピニオン押出し用ソレノイド５とモータ通電用スイッチ７は、ソレノイドコイル１４、および、スイッチコイル１５に対し、それぞれダイオード４６、４７が逆並列に接続されている。つまり、ダイオード４６は、ソレノイドコイル１４の＋電位側にカソードが接続され、アース側にアノードが接続されている。同様に、ダイオード４７は、スイッチコイル１５の＋電位側にカソードが接続され、アース側にアノードが接続されている。
【００５０】
上記の構成によれば、スタータリレー２３がオフしてソレノイドコイル１４への通電が遮断された時に、ソレノイドコイル１４に発生した逆起電力をダイオード４６で吸収することができる。つまり、ダイオード４６によりソレノイドコイル１４をショートさせることで、ソレノイドコイル１４に発生した逆起電力をダイオード４６に吸収させることができる。これにより、スタータリレー２３に電流が流れることはないので、スタータリレー２３の接点間にアーク放電が発生することはなく、スタータリレー２３の接点摩耗による寿命低下を抑制できる。
【００５１】
同様に、モータ用リレー３５がオフしてスイッチコイル１５への通電が遮断された時に、スイッチコイル１５に発生した逆起電力をダイオード４７により吸収することができる。これにより、モータ用リレー３５に電流が流れることはないので、モータ用リレー３５の接点間にアーク放電が発生することはなく、モータ用リレー３５の接点摩耗による寿命低下を防止できる。
なお、２個のダイオード４６、４７は、全体ケース（ソレノイドケース１７＋スイッチケース１８）と接点カバー２９とで形成されるソレノイドユニットの筐体内部に収容することができる。この場合、ダイオード４６、４７が外部に露出することがないので、ダイオード４６、４７の劣化を防止でき、且つ、ダイオード４６、４７をソレノイドユニットの筐体内部で結線できるので、コネクタ等の接続端子を新たに設ける必要はない。
【００５２】
この実施例２の効果（スタータリレー２３およびモータ用リレー３５に使用される接点の長寿命化）は、アイドルストップ装置を搭載する車両において、特に有効である。
すなわち、アイドルストップ装置を搭載する車両は、アイドルストップ装置を搭載していない車両と比較して、エンジンの始動回数が大幅（例えば約１０倍）に増加するため、スタータリレー２３およびモータ用リレー３５の接点摩耗を防止でき、接点の長寿命化を実現できることは、アイドルストップ装置の普及に伴い、極めて重要であり、アイドルストップ装置の信頼性向上にも寄与する。
【００５３】
（実施例３）
この実施例３は、ピニオン押出し用ソレノイド５のプランジャ２０に凸部２０ａを設けた一例である。
ピニオン押出し用ソレノイド５のプランジャ２０は、図５に示す様に、鉄心コア部１６ｂと軸方向に対向する端面の径方向内周側に鉄心コア部１６ｂ側へテーパ状に突き出る凸部２０ａが設けられている。一方、鉄心コア部１６ｂの軸方向端面には、プランジャ２０が鉄心コア部１６ｂに吸着された時に、プランジャ２０に設けられた凸部２０ａに嵌合するテーパ状の凹部１６ｃが形成されている。
【００５４】
上記のように、プランジャ２０の端面にテーパ状の凸部２０ａを設けて肉盛りすることで、その凸部２０ａに多くの磁束を通すことができるため、従来スタータの電磁スイッチと比較した場合に、磁束密度の飽和を改善でき、吸引力を増大できる。なお、従来スタータの電磁スイッチとは、図７に示す様に、１つのプランジャ２０の移動によって、ピニオン移動体の押し出しと、メイン接点の開閉とを行うもので、鉄心コア部１６ｂに対向するプランジャ２０の端面にテーパ状の凸部２０ａが設けられていないもの（端面が平坦なプランジャ２０）を言う。
【００５５】
従来スタータの電磁スイッチは、リターンスプリング２５とドライブスプリング２６の他に、接点押圧用のコンタクトスプリング４２（図７参照）を有しているため、図８の破線グラフ（ｂ）で示す様に、接点当接時（可動接点３３が固定接点３２に当接した時）の吸引力必要値が大きくなり、プランジャギャップ（図８の横軸に示す値）が小さくなるに従って吸引力特性の傾きが急激に大きくなっている。
これに対し、本発明のピニオン押出し用ソレノイド５は、ピニオン移動体をリングギヤ２７側へ押し出す働きだけを有し、メイン接点を開閉する働きはモータ通電用スイッチ７が担っているので、上記の接点当接時に相当するプランジャギャップ時の吸引力必要値を小さくできる。そこで、上記のように、プランジャ２０の端面内周側にテーパ状の凸部２０ａを設けることで、図８の実線グラフ（ａ）で示す様に、従来の電磁スイッチと比較して吸引力を増大でき、且つ、吸引力特性の傾きを小さくできるので、スプリング特性に対し、より適した吸引力特性にすることが可能である。
【００５６】
また、本実施例のピニオン押出し用ソレノイド５は、プランジャ端面の径方向内周側に凸部２０ａを設けることにより、プランジャ２０および鉄心コア部１６ｂの外径側にリターンスプリング２５が配置される。つまり、リターンスプリング２５は、図５に示す様に、一端側の端部がプランジャ２０の外径側に形成されたスプリング保持溝２０ｂに保持され、他端側の端部が鉄心コア部１６ｂの外径側に形成されたスプリング保持溝１６ｄに保持されて、スリーブ２４の内周に近接して配置されている。
ここで、スリーブ２４の内周面には、プランジャ２０がスリーブ２４の内周をスムーズに移動できる様に、グリース等の潤滑剤を塗布する場合がある。これに対し、リターンスプリング２５をスリーブ２４の内周に近接して配置することで、スリーブ２４の内周面から落ちた潤滑剤を一時的にリターンスプリング２５の線間に溜めることができる。その後、プランジャ２０が鉄心コア部１６ｂに吸引されてリターンスプリング２５が縮んだ際に、線間から潤滑剤がはみ出し、スリーブ２４の内周に戻ることで、スリーブ２４とプランジャ２０との間の潤滑性を維持することが可能である。
【００５７】
（実施例４）
この実施例４は、ピニオン押出し用ソレノイド５のプランジャ２０と軸方向に対向する鉄心コア部１６ｂに凸部１６ｅを設けた一例である。
鉄心コア部１６ｂには、図６に示す様に、プランジャ２０と軸方向に対向する端面の径方向内周側にプランジャ２０側へテーパ状に突き出る凸部１６ｅが設けられている。一方、プランジャ２０の軸方向端面には、プランジャ２０が鉄心コア部１６ｂに吸着された時に、鉄心コア部１６ｂに設けられた凸部１６ｅに嵌合するテーパ状の凹部２０ｃが形成されている。
上記のように、鉄心コア部１６ｂの端面にテーパ状の凸部１６ｅを設けて肉盛りすることで、その凸部１６ｅに多くの磁束を通すことができるため、実施例２の場合と同様に、図７に示す従来スタータの電磁スイッチと比較した場合に、磁束密度の飽和を改善でき、吸引力を増大できる。
【００５８】
（変形例）
実施例１では、ピニオン押出し用ソレノイド５とモータ通電用スイッチ７とを軸方向に直列に配置して、ソレノイドユニットとして一体的に構成した一例を記載しているが、ピニオン押出し用ソレノイド５とモータ通電用スイッチ７とを別体に構成しても良い。
実施例２に記載したダイオード４６、４７は、必ずしもソレノイドユニットの筐体内部に収容する必要はなく、筐体の外部に配置することも可能である。これは、ピニオン押出し用ソレノイド５とモータ通電用スイッチ７とを別体に構成した場合も同様である。例えば、ダイオード４６を、ピニオン押出し用ソレノイド５の筐体の外部に配置して、カソードを外部接続端子２２に接続し、アノードをアース側（例えばソレノイドケース１７）に接続することも出来る。同様に、ダイオード４７を、モータ通電用スイッチ７の筐体の外部に配置して、カソードを外部接続端子３４に接続し、アノードをアース側（例えばスイッチケース１８）に接続することも出来る。
【符号の説明】
【００５９】
１    スタータ
２    モータ
３    出力軸
５    ピニオン押出し用ソレノイド
６    バッテリ
７    モータ通電用スイッチ
１２    クラッチ（ピニオン移動体）
１３    ピニオンギヤ（ピニオン移動体）
１４    ソレノイドコイル（電磁コイル）
１５    スイッチコイル
１６    固定鉄心
１６ｃ  鉄心コア部の端面に形成された凹部（実施例３）
１６ｄ  鉄心コア部の外径側に形成されたスプリング保持溝
１６ｅ  鉄心コア部の端面に設けられた凸部（実施例４）
１７    ソレノイドケース
１８    スイッチケース
２０    ピニオン押出し用ソレノイドのプランジャ
２０ａ  プランジャの端面に設けられたテーパ状の凸部（実施例３）
２０ｂ  プランジャの外径側に形成されたスプリング保持溝
２０ｃ  プランジャの端面に形成されたテーパ状の凹部（実施例４）
２３    スタータリレー
２４    スリーブ
２５    ピニオン押出し用ソレノイドのリターンスプリング
２７    リングギヤ
２８    モータ通電用スイッチの可動鉄心
３２    固定接点（メイン接点）
３３    可動接点（メイン接点）
３５    モータ用リレー
４３    ＥＣＵ（制御装置）
４４    励磁回路（第１の励磁回路）に使用される電気配線
４５    励磁回路（第２の励磁回路）に使用される電気配線
４６    ダイオード（第１のダイオード）
４７    ダイオード（第２のダイオード）
【図１】
0005573320.tif 000002
【図２】
0005573320.tif 000003
【図３】
0005573320.tif 000004
【図４】
0005573320.tif 000005
【図５】
0005573320.tif 000006
【図６】
0005573320.tif 000007
【図７】
0005573320.tif 000008
【図８】
0005573320.tif 000009