(57)【要約】【課題】アイドリングストップに対応できる小型軽量な電磁ソレノイド装置８を搭載したスタータを提供する。【解決手段】電磁ソレノイド装置８は、メインソレノイド２６と、モータ通電用スイッチと、このモータ通電用スイッチの可動接点５３の動きを規制する小型ソレノイド５０と、小型ソレノイド５０の作動時間を制御するＩＣ５７を内蔵している。小型ソレノイド５０は、メインソレノイド２６が作動してモータ通電用スイッチが閉成する前に、規制部材４９を規制位置へ駆動して可動接点５３の動きを規制し、プランジャ３３が固定鉄心３１に吸着してから所定時間後に規制部材４９が規制解除位置へ復帰して可動接点５３の動きを規制解除する様に、ＩＣ５７によってサブ電磁石のオン／オフ動作が制御される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電によって回転力を発生する整流子モータ（以下、モータ（２）と略す）と、
エンジンのリングギヤ（２４）に噛み合わされて前記モータ（２）の回転力を前記リングギヤ（２４）に伝達するピニオン（６）と、
通電により電磁石（以下、メイン電磁石と呼ぶ）を形成するメインソレノイド（２６）を有し、前記メイン電磁石に吸引されて固定鉄心（３１）に吸着するプランジャの移動に連動して前記ピニオンを前記リングギヤ側へ押し出すと共に、前記モータへの通電電流をオン／オフする接点ユニットを内蔵する電磁ソレノイド装置とを備え、
前記接点ユニットは、
前記モータ（２）の始動回路に設けられる一対の固定接点（５１、５２）および前記メインソレノイド（２６）に駆動されて前記一対の固定接点（５１、５２）の間を電気的に開閉する可動接点（５３）から成るモータ通電用スイッチと、
このモータ通電用スイッチの閉成動作に対し、前記可動接点（５３）の動きを規制して前記可動接点（５３）と前記一対の固定接点（５１、５２）とを非接触とする規制位置と、前記可動接点（５３）の動きを規制解除して前記可動接点（５３）と前記一対の固定接点（５１、５２）との接触を許容する規制解除位置との間で移動可能に設けられる規制部材（４９）と、
通電により電磁石（以下、サブ電磁石と呼ぶ）を形成して前記規制部材（４９）を前記規制位置へ駆動し、前記サブ電磁石をオフすることで前記規制部材（４９）を前記規制解除位置へ復帰させる小型ソレノイド（５０）とを備え、
前記小型ソレノイド（５０）は、前記メインソレノイドが作動して前記モータ通電用スイッチが閉成する前に、前記規制部材（４９）を前記規制位置へ駆動して前記可動接点（５３）の動きを規制し、前記プランジャ（３３）が前記固定鉄心（３１）に吸着してから所定時間後に前記規制部材（４９）が前記規制解除位置へ復帰して前記可動接点（５３）の動きを規制解除するように前記サブ電磁石のオン／オフ動作が制御され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（１）において、
前記小型ソレノイド（５０）は、前記サブ電磁石に吸引されて軸方向に移動する小型プランジャ（５６）を有し、この小型プランジャ（５６）の動きに連動して前記規制部材（４９）が前記規制位置と前記規制解除位置との間で移動可能に設けられ、
前記サブ電磁石により前記小型プランジャ（５６）を吸引して前記規制部材（４９）を前記規制位置へ駆動する際に、前記可動接点（５３）が前記規制部材（４９）に当接するより先に、前記小型プランジャ（５６）が吸着する構造を有す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（１）において、
前記小型ソレノイド（５０）の作動時間を制御する制御回路（５７）を備えることを特徴とするスタータ。
【請求項４】
請求項３に記載したスタータ（１）において、
前記電磁ソレノイド装置（８）は、前記メインソレノイド（２６）のフレーム（２７）に固定されるスイッチカバー（２８）を有し、
前記制御回路（５７）は、前記スイッチカバー（２８）の内部に配置されることを特徴とするスタータ。
【請求項５】
請求項４に記載したスタータ（１）において、
前記電磁ソレノイド装置（８）は、前記スイッチカバー（２８）に取り付けられる通電端子（３７）を有し、この通電端子（３７）は、バッテリ（４７）より通電するためのハーネスが接続され、そのハーネスとの接続側が１端子タイプであり、且つ、前記通電端子（３７）より前記メインソレノイド（２６）、前記小型ソレノイド（５０）、および、前記制御回路（５７）へ分岐して結線されることを特徴とするスタータ。
【請求項６】
請求項４または５に記載したスタータ（１）において、
前記スイッチカバー（２８）には、前記一対の固定接点（５１、５２）のうち、一方の固定接点（５１）に導通して前記始動回路のバッテリ（４７）側に接続されるＢ端子（４２）と、他方の固定接点（５２）に導通して前記始動回路の前記モータ（２）側に接続されるＭ端子（４３）とが固定され、
前記小型ソレノイド（５０）は、通電時に前記サブ電磁石を形成するコイル（５５）のマイナス側が前記Ｍ端子（４３）に結線されて前記モータ（２）を経由してアースされていることを特徴とするスタータ。
【請求項７】
請求項６に記載したスタータ（１）において、
前記モータ（２）は、整流子（１１）の外周を摺動するブラシ（１３）の摩耗によって前記モータ（２）が前記エンジンの再始動に必要な性能を失うよりも前に、前記整流子（１１）に対する前記ブラシ（１３）の接触が不安定になる構造を有し、
前記小型ソレノイド（５０）は、前記ブラシ（１３）と前記整流子（１１）との接触が不安定になると、前記コイル（５５）に印加される駆動電圧が低下することで、前記規制部材（４９）を介して前記可動接点（５３）の動きを規制するために必要な規制力が得られなくなることを特徴とするスタータ。
【請求項８】
請求項７に記載したスタータ（１）において、
前記モータ（２）は、前記ブラシ（１３）が摩耗して寿命となる以前に、前記ブラシ（１３）を保持するブラシホルダ（５８）にブラシピグテール（５９）が引っ掛かることで前記ブラシ（１３）と前記整流子（１１）との接触が不安定になる構造を有することを特徴とするスタータ。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載したスタータ（１）において、
前記Ｍ端子（４３）は、金属製の板状部材によって形成され、この板状部材の一端側が前記スイッチカバー（２８）の内部に挿入されて前記他方の固定接点（５２）と一体に形成され、前記板状部材の他端側が前記スイッチカバー（２８）の径方向側面より突出して前記モータ（２）の内部へ挿入され、そのモータ（２）の内部でブラシ（１３）と電気的に接続されており、
前記制御回路（５７）は、前記スイッチカバー（２８）の内部に配置されて、前記他方の固定接点（５２）に対し軸方向の反可動接点側に設置されていることを特徴とするスタータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載したスタータ（１）と、
アイドリングストップによって停止した前記エンジンを再始動する際に、前記小型ソレノイド（５０）が正常に作動したか否かを判定する小型ソレノイド作動判定手段（４８）とを有するエンジン始動装置であって、
前記小型ソレノイド作動判定手段（４８）は、前記メインソレノイド（２６）および前記小型ソレノイド（５０）への通電開始から、前記可動接点（５３）と前記一対の固定接点（５１、５２）との当接時に流れる突入電流によって電圧降下が発生するまでの時間を計測すると共に、その計測時間を基に前記電圧降下が発生したタイミングを検出し、そのタイミングが正常時のタイミングより早い時は、前記小型ソレノイド（５０）が正常に作動していないと判定す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、アイドリングストップシステムに対応可能な電磁ソレノイド装置を搭載するスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の削減と燃費向上等を目的として、エンジンの停止及び再始動を自動制御するためのアイドリングストップシステム（以下、ＩＳＳと略して呼ぶ）を搭載する車両が増加している。
エンジンの始動を行う従来のスタータは、アイドリングストップが実施された後、エンジンが完全に停止するまでの間、すなわち、エンジンの惰性回転中にエンジンを再始動させることはできない。なお、従来のスタータとは、ピニオンをエンジンのリングギヤ側へ押し出す動作と、モータの通電電流を断続するためのメイン接点の開閉動作とを一つのソレノイドスイッチ（ここでは、非ＩＳＳ用スイッチと呼ぶ）によって行う方式を言う。
【０００３】
これに対し、エンジンの惰性回転中であっても、ドライバーの再始動要求に応じてエンジンの再始動を行うことができるタンデムソレノイドスイッチ（以下、ＩＳＳ用スイッチと呼ぶ）を搭載したスタータが公知である（特許文献１参照）。
ＩＳＳ用スイッチとは、ピニオンを押し出すためのソレノイドＳＬ１と、メイン接点を開閉するためのソレノイドＳＬ２とを持ち、両ソレノイドＳＬ１、ＳＬ２の作動を独立して制御できるように構成されている。すなわち、ソレノイドＳＬ１によるピニオンを押し出す動作と、ソレノイドＳＬ２によるメイン接点の開閉動作とを別々に制御できるので、エンジンの惰性回転中であっても、ピニオンをリングギヤに噛み合わせてエンジンを再始動させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４４７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来のＩＳＳ用スイッチは、両ソレノイドＳＬ１、ＳＬ２を作動順序に関係なく独立して作動させるため、両ソレノイドＳＬ１、ＳＬ２とも、スタータの定格作動時間＋余裕度の連続通電に耐えられる熱容量が必要となる。その結果、耐熱性を確保するために両ソレノイドＳＬ１、ＳＬ２が大型化するという課題がある。
また、両ソレノイドＳＬ１、ＳＬ２の制御は、車両側のＥＣＵで実施するため、両ソレノイドＳＬ１、ＳＬ２へ通電するための端子（以下、５０端子と呼ぶ）が二端子化する。つまり、ＳＬ１用の５０端子と、ＳＬ２用の５０端子とを別々に設けているため、５０端子のコネクタが大型化する。その結果、車両側への搭載性が悪化するだけでなく、５０端子に接続されるハーネスとスタータリレーも二系統必要となるためシステムコストが増加する。
【０００６】
さらに、非ＩＳＳ用スイッチと同等のピニオン噛み合い性能を確保するために、ソレノイドＳＬ１のプランジャを保持する電流値が、非ＩＳＳ用スイッチの同電流値と比較して大きくなっている。このため、車種によっては、５０端子ハーネス用のヒューズ容量を大きくしたり、ハーネス線径を拡大する必要があることから、ＩＳＳのシステムコストが増加するという課題がある。
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、アイドリングストップに対応できる小型軽量な電磁ソレノイド装置を搭載したスタータ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に係る発明）
本発明のスタータは、通電によって回転力を発生する整流子モータ（以下、モータと呼ぶ）と、エンジンのリングギヤに噛み合わされてモータの回転力をリングギヤに伝達するピニオンと、通電によりメイン電磁石を形成するメインソレノイドを有し、メイン電磁石に吸引されて固定鉄心に吸着するプランジャの移動に連動してピニオンをリングギヤ側へ押し出すと共に、モータへの通電電流をオン／オフする接点ユニットを内蔵する電磁ソレノイド装置とを備える。
接点ユニットは、モータの始動回路に設けられる一対の固定接点およびメインソレノイドに駆動されて一対の固定接点の間を電気的に開閉する可動接点から成るモータ通電用スイッチと、このモータ通電用スイッチの閉成動作に対し、可動接点の動きを規制して可動接点と一対の固定接点とを非接触とする規制位置と、可動接点の動きを規制解除して可動接点と一対の固定接点との接触を許容する規制解除位置との間で移動可能に設けられる規制部材と、通電により電磁石（以下、サブ電磁石と呼ぶ）を形成して規制部材を規制位置へ駆動し、サブ電磁石をオフすることで規制部材を規制解除位置へ復帰させる小型ソレノイドとを備え、この小型ソレノイドは、メインソレノイドが作動してモータ通電用スイッチが閉成する前に、規制部材を規制位置へ駆動して可動接点の動きを規制し、プランジャが固定鉄心に吸着してから所定時間後に規制部材が規制解除位置へ復帰して可動接点の動きを規制解除するようにサブ電磁石のオン／オフ動作が制御されることを特徴とする。
【０００８】
本発明のスタータに搭載される電磁ソレノイド装置は、メインソレノイドが作動してモータ通電用スイッチが閉成する前、すなわち、可動接点が一対の固定接点に当接する前に、小型ソレノイドの作動によって可動接点の動きを規制することができる。これにより、ピニオンがリングギヤ側へ押し出されてから、可動接点が一組の固定接点に当接するまでの間に所定の時間差を設定できるので、アイドリングストップへの対応が可能である。
ここで、小型ソレノイドは、規制部材を規制位置へ駆動してから規制解除位置へ復帰するまでの作動時間が短い（おおよそ数十ｍｍＳｅｃ〜百数十ｍｍＳｅｃ）ので、小型ソレノイドの通電による発熱量を大幅に小さくできる。
【０００９】
また、小型ソレノイドは、規制部材をそれぞれ規制位置へ駆動して可動接点の動きを規制する際に、メインソレノイドのプランジャ本体の動きを規制することはない。このため、可動接点の動きを規制するために必要な小型ソレノイドの規制力は、プランジャを吸引するメイン電磁石の吸引力を上回る必要がないので、小型ソレノイドを小型化できる。
さらに、小型ソレノイドの作動中、つまり、規制部材により可動接点の動きが規制されている間は、可動接点と一対の固定接点とが非接触となるため、バッテリ電圧がモータに印加されることはない。すなわち、小型ソレノイドの作動中は、モータに通電されないので、突入電流によるバッテリ電圧の大幅な低下が発生することもない。よって、小型ソレノイドの作動時に突入電流による電圧降下を考慮する必要がないため、小型ソレノイドを更に小型化できる。
【００１０】
また、小型ソレノイドは、サブ電磁石が形成される作動時に規制部材を規制位置へ駆動する構造である。このため、仮に、小型ソレノイドが作動不良を起こした場合、つまり、小型ソレノイドが通電されても作動しない場合は、規制部材が規制位置へ駆動されることはない。この場合、従来の非ＩＳＳ用スイッチと同様の作動が可能であり、小型ソレノイドが作動不良を起こした場合でも、始動不良とはならないため、ロバスト性の高い電磁ソレノイド装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スタータの半断面図である。
【図２】スタータを軸方向の反ピニオン側から見た背面図である。
【図３】電磁ソレノイド装置の断面図である。
【図４】スタータの回路図である。
【図５】メインソレノイドが作動してモータ通電用スイッチが閉成する前に、小型ソレノイドによって可動接点の動きを規制した状態を示すスタータの半断面図である。
【図６】メインソレノイドのプランジャが吸着した後、可動接点の動きを規制解除した状態を示すスタータの半断面図である。
【図７】図６に相当するスタータの回路図である。
【図８】エンジンが停止する直前にオーバーシュート（逆回転）する状態を示すエンジン回転数のグラフである。
【図９】実施例２に係る電磁ソレノイド装置の断面図である。
【図１０】実施例３に係るブラシ周辺の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（実施例１）
実施例１のスタータ１は、図１に示す様に、通電によって回転力を発生する整流子モータ２と、このモータ２の回転速度を減速する減速装置３と、この減速装置３を介してモータ２の電機子軸２ａに連結される出力軸４と、エンジン側より伝達される過大な衝撃を吸収する衝撃吸収装置（後述する）と、減速装置３で増幅されたモータ２の発生トルクを出力軸４に伝達するクラッチ５と、出力軸４の軸上に配置されるピニオン６と、モータ２と共にスタータハウジング７に固定される電磁ソレノイド装置８等より構成される。
モータ２は、磁気回路を形成するヨーク９の内周に複数の永久磁石１０を配置して構成される界磁子と、電機子軸２ａの反減速装置側（図示右側）の端部に整流子１１を備える電機子１２と、整流子１１の外周上に配置されるブラシ１３等を備える。なお、図１では、永久磁石界磁を図示しているが、電磁石界磁でも良い。
【００１４】
減速装置３は、電機子軸２ａの回転を受けて複数の遊星ギヤ１４が自転と公転を行う周知の遊星歯車減速装置である。
出力軸４は、モータ２の電機子軸２ａと同一軸線上に配置されて、一方の端部が軸受１５を介してスタータハウジング７に回転自在に支持され、他方の端部が軸受１６を介してセンタケース１７に回転自在に支持されている。
衝撃吸収装置は、回転規制された固定プレート１８と、皿ばね１９に押圧されて固定プレート１８に摩擦係合する摩擦プレート２０とを交互に配置して構成され、エンジン側より過大なトルクが伝達された時に、摩擦プレート２０が摩擦力に抗して滑る（回転する）ことで衝撃を吸収する。なお、摩擦プレート２０は、減速装置３のインターナルギヤを兼ねて形成されている。
【００１５】
クラッチ５は、遊星ギヤ１４の公転運動が伝達されて回転するアウタ２１と、このアウタ２１の内周側に配置され、且つ出力軸４と一体に設けられるインナ２２と、アウタ２１とインナ２２との間で動力の伝達を断続するローラ２３等より構成される。このクラッチ５は、ローラ２３を介してアウタ２１からインナ２２へ回転トルクを伝達する一方、インナ２２からアウタ２１へのトルク伝達をローラ２３が空転することによって遮断する一方向クラッチとして構成される。
ピニオン６は、出力軸４の外周にヘリカルスプライン嵌合して軸上を移動可能に配置され、エンジンの始動を行う際にエンジン側のリングギヤ２４（図１参照）に噛み合わされて、減速装置３で増幅されたモータ２の回転トルクをリングギヤ２４に伝達する。
【００１６】
次に、電磁ソレノイド装置８の構成を図１〜図４を参照して説明する。
なお、以下の説明では、図３に示す電磁ソレノイド装置８の図示左側を前端側と呼び、図示右側を後端側と呼ぶ。
電磁ソレノイド装置８は、シフトレバー２５（図１参照）を駆動してピニオン６をリングギヤ２４側へ押し出すメインソレノイド２６と、このメインソレノイド２６の磁気回路を兼ねる筒状のフレーム２７にかしめ固定されるスイッチカバー２８と、このスイッチカバー２８の内部に配置される接点ユニット等より構成される。
メインソレノイド２６は、通電によって電磁石（以下、メイン電磁石と呼ぶ）を形成するコイル２９と、このコイル２９の外周に配置される円筒ヨーク３０と、コイル２９の後端側に隣接する環状の固定鉄心３１と、コイル２９の前端側に隣接する環状の固定プレート３２と、コイル２９の内周を軸方向に可動するプランジャ３３と、このプランジャ３３の後端面に固定されるプランジャロッド３４と、プランジャ３３を反固定鉄心方向（図示左方向）へ付勢するリターンスプリング３５等より構成される。
【００１７】
コイル２９は、樹脂製のボビン３６に巻回され、図４に示す様に、一方のコイル端部が通電端子（実施例１では５０端子３７と呼ぶ）に接続され、他方のコイル端部が、例えば固定鉄心３１の表面に接続されてアースされる。
円筒ヨーク３０は、軸方向の後端が固定鉄心３１に当接し、軸方向の前端が固定プレート３２に当接して、固定鉄心３１と固定プレート３２との間を磁束が通る磁束通路を形成している。
固定鉄心３１は、径方向の内周側がボビン３６の内径より内側に入り込んで、プランジャ３３と軸方向に対向して設けられている。
固定プレート３２は、固定鉄心３１と同じく鉄等の強磁性体によって形成され、メイン電磁石が形成されることで磁化される。
【００１８】
プランジャ３３は、内周に円筒孔が形成され、この円筒孔の後端側に底面を有し、円筒孔の前端側が開口する有底円筒状に設けられている。
プランジャロッド３４は、軸方向の前端側にフランジ部３４ａが設けられ、このフランジ部３４ａがプランジャ３３の端面に溶接あるいは接着等により固定されている。このプランジャロッド３４は、固定鉄心３１の中央部に開口する円形孔の内周を通り抜けて軸方向に延設され、反プランジャ側（後端側）の端部がスイッチカバー２８の内側に形成される接点室３８へ入り込んでいる。
リターンスプリング３５は、軸方向の後端が固定プレート３２の反コイル側端面に支持され、軸方向の前端が、プランジャ３３の前端面に固定されるスプリング受け座３９に支持されている。
【００１９】
プランジャ３３に形成された円筒孔には、プランジャ３３の軸方向の動きをシフトレバー２５に伝達するためのジョイント４０と、このジョイント４０の外周に配置されるドライブスプリング４１とが挿入される。
ジョイント４０は、後端側の端部にフランジ部４０ａが設けられ、このフランジ部４０ａがドライブスプリング４１の荷重を受けて円筒孔の底面に押し付けられている。また、プランジャ３３の円筒孔より突き出るジョイント４０の前端部に係合溝４０ｂが形成され、この係合溝４０ｂにシフトレバー２５の端部が二股に係合している（図１参照）。
ドライブスプリング４１は、メイン電磁石によって磁化された固定鉄心３１にプランジャ３３が吸着される間に圧縮されて、ピニオン６をリングギヤ２４に押し込むための反力を蓄える。
【００２０】
スイッチカバー２８には、モータ２の始動回路に接続される２本の接続端子４２、４３と、前述の５０端子３７が設けられる。
２本の接続端子４２、４３は、バッテリ側のハーネスが接続されるＢ端子４２と、モータ２側に接続されるＭ端子４３である。
Ｂ端子４２は、図３に示す様に、ボルト頭部４２ａと雄ねじ部４２ｂとを有するボルト形状に設けられて、ボルト頭部４２ａがスイッチカバー２８に埋設され、雄ねじ部４２ｂがスイッチカバー２８の後端より軸方向に突き出ている。
【００２１】
Ｍ端子４３は、金属製（例えば銅製）の板状部材によって形成され、この板状部材がゴム製のグロメット４４に保持されて、スイッチカバー２８の接点室３８とモータ２の内部との間を径方向に渡って配設される。具体的には、図１に示す様に、グロメット４４より突き出るＭ端子４３の一端側がスイッチカバー２８の側面より接点室３８へ挿入され、グロメット４４より突き出るＭ端子４３の他端側がモータ２の内部へ挿入されて、モータ２の内部で金属プレート等を介して正極側のブラシ１３と電気的に接続される。
【００２２】
５０端子３７は、例えば、平板状のブレード端子によって形成され、図２に示す様に、スイッチカバー２８の外側に１端子だけ突設され、その周囲にスイッチカバー２８と一体に樹脂成形されたコネクタ４５が設けられる。この５０端子３７には、図４に示す様に、スタータリレー４６を介してバッテリ４７に繋がるハーネスが接続され、スタータリレー４６が閉成することで、バッテリ４７より電力が供給される。
スタータリレー４６は、アイドリングストップが実施された後、ユーザーの再始動要求に応じてエンジンを再始動させる時に、車両側のＥＣＵ４８によって閉成制御される。
【００２３】
接点ユニットは、モータ２への通電電流をオン／オフするモータ通電用スイッチ（以下に説明する）と、規制部材４９を駆動してモータ通電用スイッチの閉成動作を規制する小型ソレノイド５０とを有する。
モータ通電用スイッチは、一対の固定接点５１、５２と、この固定接点５１、５２に対向して軸方向に可動する可動接点５３とで構成される。固定接点５１、５２のうち、一方の固定接点５１は、上記のＢ端子４２と別体に設けられて、Ｂ端子４２と電気的に接続される。他方の固定接点５２は、Ｍ端子４３と一体に形成される。具体的には、図３に示す様に、スイッチカバー２８の側面より接点室３８へ挿入されるＭ端子４３の一端側が他方の固定接点５２として形成される。
【００２４】
可動接点５３は、接点室３８に入り込むプランジャロッド３４の外周に嵌合して軸方向に相対移動可能に保持され、接点圧スプリング５４によって反プランジャ方向（図３の右方向）へ付勢されている。このプランジャロッド３４には、図３に示す様に、接点圧スプリング５４の一端（図示左端）を支持するスプリング受け部３４ｂが一体に設けられ、プランジャロッド３４の後端には、接点圧スプリング５４に付勢される可動接点５３を抜け止めするフランジ板３４ｃが設けられている。なお、可動接点５３は、プランジャロッド３４に対し電気絶縁されることは言うまでもない。例えば、絶縁体である樹脂製のプランジャロッド３４の外周に可動接点５３を嵌合する、あるいは、プランジャロッド３４の外周に絶縁部材を介して可動接点５３を組み付ける等である。
【００２５】
規制部材４９は、図３に示す様に、可動接点５３と軸方向に対向して配置され、小型ソレノイド５０の作動時に以下に説明する規制位置へ駆動され、小型ソレノイド５０の非作動時に規制解除位置へ復帰する。また、規制部材４９には、可動接点５３の動きを規制する際に、フランジ板３４ｃとの干渉を回避するための凹部４９ａが形成されている。
規制位置とは、モータ通電用スイッチの閉成動作に対し、可動接点５３と固定接点５１、５２との間に隙間を有した状態で可動接点５３が規制部材４９に当接するように、可動接点５３の動きを規制して可動接点５３と固定接点５１、５２とを非接触とする位置である。具体的には、メインソレノイド２６に通電されない状態での可動接点５３の接点面と固定接点５１、５２の接点面との間の位置である。
規制解除位置とは、可動接点５３の動きを規制解除して、可動接点５３と固定接点５１、５２との接触を許容する位置である。具体的には、固定接点５１、５２の接点面より反可動接点側の位置である。
【００２６】
小型ソレノイド５０は、図４に示す様に、通電によって電磁石（以下、サブ電磁石と呼ぶ）を形成するコイル５５と、サブ電磁石のオン／オフ動作に応じて軸方向に可動する小型プランジャ５６とを有し、この小型プランジャ５６の動きに規制部材４９が連動する。なお、サブ電磁石のオン／オフ動作とは、コイル５５への通電／非通電と同義である。
この小型ソレノイド５０は、サブ電磁石により小型プランジャ５６を吸引して規制部材４９を規制位置へ駆動する際に、可動接点５３が規制部材４９に当接するより先に、小型プランジャ５６が図示しない固定鉄心に吸着される構造を有する。
なお、小型ソレノイド５０により可動接点５３の動きが規制されている時に、可動接点５３を押圧する接点圧スプリング５４の押圧荷重は、小型ソレノイド５０が可動接点５３の動きを規制する規制力より小さいことは言うまでもない。
【００２７】
小型ソレノイド５０の作動時間、すなわち、サブ電磁石のオン／オフ動作は、電磁ソレノイド装置８に内蔵されたＩＣ５７によって制御される。このＩＣ５７は、本発明の請求項３、４に記載した制御回路であり、図３に示す様に、スイッチカバー２８の側面より接点室３８に挿入された板状の固定接点５２（Ｍ端子４３と一体に形成された他方の固定接点）に対し、軸方向の反可動接点側に設置される。
この電磁ソレノイド装置８は、前述のスタータリレー４６が閉成すると、バッテリ４７より５０端子３７に電力が供給され、その５０端子３７を通じてメインソレノイド２６、小型ソレノイド５０、およびＩＣ５７へ通電される。つまり、スイッチカバー２８の内側で５０端子３７からメインソレノイド２６、小型ソレノイド５０、およびＩＣ５７に分岐して結線されている。
【００２８】
次に、スタータ１の作動を説明する。
ＥＣＵ４８は、エンジン再始動の要求を受けると、スタータリレー４６を閉成する。
スタータリレー４６が閉成すると、バッテリ４７より５０端子３７を通じてメインソレノイド２６、小型ソレノイド５０、およびＩＣ５７に通電される。
メインソレノイド２６は、コイル２９への通電によりメイン電磁石が形成されると、プランジャ３３がリターンスプリング３５を押し縮めながら固定鉄心３１に吸引されて移動する。プランジャ３３の移動により、シフトレバー２５を介してピニオン６が出力軸４の軸上を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出され、リングギヤ２４の軸方向端面にピニオン６の軸方向端面が当接する。
【００２９】
一方、プランジャ３３の移動により、プランジャロッド３４に保持された可動接点５３が一組の固定接点５１、５２に向かって移動する。
ここで、小型ソレノイド５０は、メインソレノイド２６が作動してモータ通電用スイッチが閉成する前に、規制部材４９を規制位置へ駆動して可動接点５３の動きを規制する。具体的には、可動接点５３が規制部材４９に当接して固定接点方向への移動が規制された後、接点圧スプリング５４が圧縮されて、可動接点５３と相対移動可能なプランジャロッド３４が規制部材４９に形成された凹部４９ａ内で移動を続ける。
これにより、モータ通電用スイッチは、図５に示す様に、可動接点５３が固定接点５１、５２に接触することなく、両接点間に隙間を有する状態で維持される。
この後、メインソレノイド２６のプランジャ３３が固定鉄心３１に吸着してから所定時間後（数十ｍｍＳｅｃ〜百数十ｍｍＳｅｃ）にコイル５５への通電が停止されてサブ電磁石がオフする。
【００３０】
小型ソレノイド５０の作動が停止すると、図示しないリターンスプリングの反力により小型プランジャ５６が押し戻されて規制部材４９が規制解除位置へ復帰することで、可動接点５３の動きを規制解除する。その結果、図６に示す様に、可動接点５３が固定接点５１、５２に当接して、接点圧スプリング５４に付勢されることでモータ通電用スイッチが閉成する。
これにより、図７に示す様に、バッテリ４７からモータ２に通電されてモータ２に回転力が発生し、その回転力が伝達されてピニオン６がリングギヤ２４と噛み合い可能な位置まで回転する。すなわち、一方の歯と他方の歯間スペースとが一致する位置まで回転して他方の歯間スペースに入り込むことで、ピニオン６がリングギヤ２４に噛み合ってエンジンをクランキングする。
【００３１】
（実施例１の作用および効果）
上述したスタータ１は、ピニオン６がリングギヤ２４に当接してから、モータ通電用スイッチが閉成するまでの間に所定の時間差を設定できる。これにより、惰性回転中のリングギヤ２４の端面とピニオン６の端面とが当接した後の適切な時期にモータ通電用スイッチを閉成してモータ２の回転を始めることができるので、従来のＩＳＳ用スイッチと同様に、アイドリングストップへの対応が可能である。例えば、以下に説明するチェンジオブマインドあるいは減速時アイドリングストップに対応可能である。
チェンジオブマインドとは、車両が停止状態で、例えば、図８に示す様に、エンジンが停止する直前に一旦オーバーシュートして逆回転する領域を含むエンジン完全停止前の状態において、ユーザーの再始動要求に応答してエンジンを再始動させることを言う。
また、減速時アイドリングストップとは、車両が完全に停止する前、すなわち、車両速度がゼロになるまでの減速期間中にユーザーの再始動要求に応答してエンジンを再始動させることを言う。
【００３２】
電磁ソレノイド装置８に内蔵される小型ソレノイド５０は、作動時間が短い（おおよそ数十ｍｍＳｅｃ〜百数十ｍｍＳｅｃ）ので、従来のＩＳＳ用スイッチに用いられるソレノイドＳＬ１、ＳＬ２と比べて、通電による発熱量を大幅に小さくできる。その結果、ＩＳＳ用スイッチのソレノイドＳＬ１、ＳＬ２と同等の耐熱性を確保する必要はないので、小型ソレノイド５０を小型化できる。
また、小型ソレノイド５０は、規制部材４９を規制位置へ駆動して可動接点５３の動きを規制する際に、メインソレノイド２６のプランジャ３３の動きを規制することはない。このため、可動接点５３の動きを規制するために必要な小型ソレノイド５０の規制力は、プランジャ３３に作用しているメイン電磁石の吸引力を上回る必要がないので、小型ソレノイド５０を小型化できる。
【００３３】
さらに、小型ソレノイド５０の作動中、つまり、規制部材４９により可動接点５３の動きが規制されている間は、可動接点５３と固定接点５１、５２とが非接触となるため、バッテリ電圧がモータ２に印加されることはない。すなわち、小型ソレノイド５０の作動中は、モータ２に通電されないので、突入電流によるバッテリ電圧の大幅な低下が発生することもない。よって、小型ソレノイド５０の作動時に突入電流による電圧降下を考慮する必要がないため、小型ソレノイド５０を更に小型化できる。
また、小型ソレノイド５０は、サブ電磁石が形成される作動時に小型プランジャ５６が押し出されて規制部材４９を規制位置へ駆動する構造である。このため、仮に、小型ソレノイド５０が作動不良を起こした場合、つまり、小型ソレノイド５０が通電されても作動しない場合は、規制部材４９が規制位置へ駆動されることはない。この場合、従来の非ＩＳＳ用スイッチと同様の作動が可能であり、小型ソレノイド５０が作動不良を起こした場合でも、すぐには始動不良とはならないため、ロバスト性が高く、小型軽量な電磁ソレノイド装置８を構成できる。
【００３４】
さらに、小型ソレノイド５０は、小型プランジャ５６を吸引して規制部材４９を規制位置へ駆動する際に、可動接点５３が規制部材４９に当接するより先に、小型プランジャ５６が固定鉄心に吸着される構造を有する。これにより、小型ソレノイド５０は、規制部材４９を介して可動接点５３を規制するために必要な規制力を小さくできる。つまり、小型ソレノイド５０に必要な規制力は、図示しない固定鉄心と離れた小型プランジャ５６を吸引するサブ電磁石の吸引力よりも大きい小型プランジャ５６と固定鉄心との間の吸着力で達成すれば良い。このため、固定鉄心と離れた小型プランジャ５６で規制するものよりも小型ソレノイド５０の吸引力の設定を小さくでき、小型ソレノイド５０の小型化に寄与する。
【００３５】
また、可動接点５３の動きを規制する小型ソレノイド５０の規制力は、可動接点５３を押圧する接点圧スプリング５４の押圧荷重より大きければ良い。言い換えると、可動接点５３を押圧する接点圧スプリング５４の押圧荷重を上回る程度の規制力で良いので、小型ソレノイド５０を小型化できる。
実施例１の電磁ソレノイド装置８は、小型ソレノイド５０の作動時間を制御するＩＣ５７をスイッチカバー２８の内部に配置しているので、モータ通電用スイッチの開閉タイミングを車両側で制御する必要はなく、スタータ１のみで制御できる。この場合、車両側での制御は、非ＩＳＳ用スイッチを搭載するスタータ１の作動制御と同様にできるので、ＩＳＳシステムの制御を簡素化できる。
【００３６】
車両側のＥＣＵ４８は、メインソレノイド２６の作動と小型ソレノイド５０の作動とを独立して制御する必要がないので、ＩＳＳ用スイッチのように、５０端子３７を二端子化する必要はない。つまり、非ＩＳＳ用スイッチと同様に、５０端子３７を１端子にでき、スイッチカバー２８の内部で５０端子３７からメインソレノイド２６、小型ソレノイド５０、およびＩＣ５７へ分岐して結線することができる。これにより、車両側のハーネスとスタータリレー４６を二系統にする必要はなく、非ＩＳＳ用スイッチと同様に一組のハーネスとスタータリレー４６とで構成できるので、低コストなＩＳＳシステムを構成できる。また、５０端子３７を１端子とすることにより、５０端子３７のコネクタ４５を非ＩＳＳ用スイッチと同一形状にできるので、ＩＳＳ用スイッチのようにコネクタ４５が大型化することはなく、搭載性の点でも有利である。
【００３７】
実施例１では、Ｍ端子４３が金属製の板状部材によって形成され、この板状部材の一端側がスイッチカバー２８の側面より接点室３８へ挿入され、他端側がモータ２の内部へ挿入されて正極側のブラシ１３と電気的に接続されている。この場合、Ｍ端子４３をＢ端子４２と同じくボルト形状とした場合と比較すると、そのボルト形状のＭ端子４３がスイッチカバー２８を軸方向に挿通して取り付けられる場所にＩＣ５７を配置できるスペースを確保できる。これにより、必要な部品をスイッチカバー２８の内部に効率良く配置できるので、電磁ソレノイド装置８の小型軽量化に寄与する。
【００３８】
以下、本発明に係る他の実施例（実施例２、３）について説明する。
なお、実施例１と共通する構成部品については、実施例１と同一番号を付与し、その説明は省略する。
（実施例２）
この実施例２は、図９に示す様に、Ｍ端子４３を実施例１に記載したＢ端子４２と同様のボルト形状とした事例である。
この場合、小型ソレノイド５０は、コイル５５のマイナス側をスイッチカバー２８の内部でＭ端子４３に容易に結線でき、そのＭ端子４３からモータ２を経由してアースに接続することができる。
なお、小型ソレノイド５０の作動時間を制御するＩＣ５７は、小型ソレノイド５０の作動回路の中に直列に接続される。すなわち、小型ソレノイド５０とアースとの間、もしくは、５０端子３７と小型ソレノイド５０との間にＩＣ５７を接続する。
【００３９】
この実施例２に示すボルト形状のＭ端子４３は、従来のＩＳＳ用スイッチあるいは非ＩＳＳ用スイッチと同様に、スイッチカバー２８より軸方向に突き出る雄ねじ部にモータリード線（図示せず）のターミナルが接続される。モータリード線の反ターミナル側は、図示しないグロメットを挿通してモータ２の内部に挿入され、正極側のブラシ１３と電気的に接続される。これにより、スイッチカバー２８の内部で小型ソレノイド５０の結線が容易に出来るため、構造が簡素であり、且つ、メインソレノイド２６へのスイッチカバー２８の組み付けが容易な電磁ソレノイド装置８を構成できる。
【００４０】
（実施例３）
この実施例３は、小型ソレノイド５０のコイル５５を実施例２と同様にＭ端子４３に結線した上で、ブラシ１３の寿命付近まで有効にスタータ１を使用できるように構成した事例である。
整流子モータ２を使用するスタータ１は、ブラシ１３の摩耗による寿命を正確に検出できないため、車両側でスタータ１の作動回数をカウントして、一定回数に達すると、ユーザーにスタータ１の交換を促す仕組みになっている。この場合、車両側が想定している回数よりもスタータ１の寿命が短くならないように、かなり余裕を持たせた設計となっているため、ブラシ１３を寿命付近まで有効に使用することができない。
【００４１】
一方、ブラシ１３が摩耗して寿命付近になると、整流子１１とブラシ１３との接圧が低下して接触抵抗が急激に増加するため、モータ２の性能が低下する。しかし、通常、スタータ１は、低温時に最大出力付近を活用するように設定されるため、特に常温付近でのエンジン再始動に必要な性能にはかなりの余裕がある。従って、ブラシ１３が寿命付近まで摩耗してモータ２の性能が低下し始めても、エンジンの始動は可能である。
そこで、ブラシ１３が寿命付近まで摩耗してモータ２がエンジンを始動できなくなる前に、整流子１１とブラシ１３との接触が不安定になる様に構成する。具体的には、図１０に示す様に、ブラシ１３を保持するブラシホルダ５８とブラシピグテール５９との引っ掛かりを利用することができる。つまり、ブラシホルダ５８の側面にブラシピグテール５９を取り出すためのＵ溝５８ａを形成し、ブラシ１３が寿命付近まで摩耗した時点でブラシピグテール５９がＵ溝５８ａの底部に引っ掛かる構成とする。
【００４２】
ここで、小型ソレノイド５０は、コイル５５のマイナス側がＭ端子４３に結線され、モータ２を経由してアースされるので、整流子１１とブラシ１３との接触が不安定になると、小型ソレノイド５０が正常に作動できなくなる。すなわち、小型ソレノイド５０は、整流子１１とブラシ１３との接触が不安定になると、コイル５５に印加される駆動電圧が低下することで、可動接点５３の動きを規制するために必要な規制力が得られなくなる。この場合、可動接点５３の動きが規制されないので、モータ通電用スイッチが閉成するタイミングが早くなり、スタータリレー４６が閉成してから突入電流による電圧降下発生までのタイミングが短くなる。この電圧降下発生のタイミングを車両側のＥＣＵ４８で検出して、小型ソレノイド５０が正常に作動しているか否かを判定する。
【００４３】
つまり、ＥＣＵ４８は、スタータリレー４６が閉成してから突入電流による電圧降下が発生するまでの時間を計測し、その計測時間を基に電圧降下が発生したタイミングを検出する。このタイミングが正常時のタイミングより早い時に、小型ソレノイド５０が正常に作動していないと判定する。
また、ＥＣＵ４８は、小型ソレノイド５０が正常に作動していないと判定した場合に、その旨をユーザーに警告することができる。これにより、仮に、ブラシ１３が寿命付近まで摩耗した場合でも、スタータ１が完全にエンジン始動不能となる前の安全なうちにスタータ１の交換を促すことができる。その結果、常にブラシ１３の寿命付近まで有効にスタータ１を使用可能となるので、ブラシ寿命の余裕を低減して、より小型軽量のスタータ１とすることができる。
【００４４】
上記の事例は、整流子１１とブラシ１３との接触が不安定になることで、小型ソレノイド５０が可動接点５３の動きを規制できなくなり、その結果、突入電流による電圧降下が発生するタイミングが早くなることを検出している。つまり、小型ソレノイド５０自体に何らかの異常が発生している訳ではなく、コイル５５に印加される駆動電圧が低下することにより、可動接点５３を規制するために必要な規制力が得られなくなる場合を想定している。
これに対し、小型ソレノイド５０に何らかの異常が発生して小型プランジャ５６が作動しない場合であっても、小型ソレノイド５０が正常に作動する場合と比較して、モータ通電用スイッチが閉成するタイミングが早くなる。
【００４５】
従って、上記の事例と同様に、突入電流によって電圧降下が発生するタイミングをＥＣＵ４８で検出し、そのタイミングが正常時のタイミングより早い時は、小型ソレノイド５０が正常に作動していないと判定できる。
この場合のように、小型ソレノイド５０の不作動により可動接点５３の動きが規制できなくなると、すぐに始動不良とはならないが、ピニオン６とリングギヤ２４との噛み合い時にリングギヤ２４へのダメージが増加する。このため、リングギヤ２４の摩耗が加速することにより、想定していたスタータ１の作動回数よりも早期に噛み合い不良となる恐れがある。これに対し、車両側のＥＣＵ４８で小型ソレノイド５０が正常に作動していないと判定した場合は、ＩＳＳ作動を禁止してユーザーへ異常を警告することが可能となる。その結果、リングギヤ２４の摩耗が想定外に増大する前の安全なうちに、正常なスタータ１への交換をユーザーに促すことができる。
【００４６】
また、ＥＣＵ４８は、突入電流による電圧降下の発生タイミングが正常時より早い時に、ブラシ１３の摩耗によって整流子１１との接触が不安定になっているのか、小型ソレノイド５０自体に異常が生じているのかを判定することも可能である。例えば、スタータ１の作動回数が予め設定された回数に達していない場合は、ブラシ１３の摩耗によって整流子１１との接触が不安定になっているのではなく、小型ソレノイド５０に何らかの異常が生じていると判定することができる。
【００４７】
（変形例）
実施例２、３では、ボルト形状のＭ端子４３に小型ソレノイド５０のコイル５５のマイナス側を結線しているが、実施例１に記載したＭ端子４３、すなわち金属製の板状部材にコイル５５のマイナス側を結線する構成を否定するものではない。つまり、Ｍ端子４３が板状部材であっても、コイル５５のマイナス側を容易に結線できるように、結線用の係止部等を予め設けておくこともできる。
【符号の説明】
【００４８】
１    スタータ
２    モータ（整流子モータ）
６    ピニオン
７    スタータハウジング
８    電磁ソレノイド装置
２４    リングギヤ
２６    メインソレノイド
２８    スイッチカバー
３１    メインソレノイドの固定鉄心
３３    メインソレノイドのプランジャ
３７    ５０端子（通電端子）
４２    Ｂ端子
４３    Ｍ端子
４８    ＥＣＵ（小型ソレノイド作動判定手段）
４９    規制部材
５０    小型ソレノイド
５１    モータ通電用スイッチの固定接点
５２    モータ通電用スイッチの固定接点
５３    モータ通電用スイッチの可動接点
５７    ＩＣ（制御回路）
【図１】
2014214630.tif 000003
【図２】
2014214630.tif 000004
【図３】
2014214630.tif 000005
【図４】
2014214630.tif 000006
【図５】
2014214630.tif 000007
【図６】
2014214630.tif 000008
【図７】
2014214630.tif 000009
【図８】
2014214630.tif 000010
【図９】
2014214630.tif 000011
【図１０】
2014214630.tif 000012