(57)【要約】【課題】スタータリレーの損傷を適切に低減できるようにする。【解決手段】スタータリレー保護装置１において、スタータ１０は、モータ３１と、固定接点２１と固定接点２２との間を電気的に開閉可能な可動接点２６と、スタータリレー５０から電流が供給される吸引コイル２４と、吸引コイル２４による磁界により、可動接点２６を第１固定接点２１と第２固定接点２２との間を閉じる方向に移動可能であるとともに、ピニオンギヤ３９をリングギヤ４の方向に移動可能であるプランジャ２３と、を備え、バッテリ５とスタータリレー５０との間に配置された可変抵抗器６０と、スタータ１０の始動の開始を検出し、所定の時間継続して行った際に、クランクシャフト３が所定角度を超えて回転されたか否かを判定する動作確認部８１と、所定角度を超えて回転されていないと判定された場合に、可変抵抗器６０の抵抗値を増加させる抵抗制御部８２と、を備えるようにする。【選択図】図１
2017227180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを始動させるスタータと、前記スタータに電流を供給するスタータリレーとを備えるスタータリレー保護装置であって、
前記スタータは、
前記エンジンのクランクシャフトに接続されたリングギヤと噛合わせ可能なピニオンギヤを回転させる動力を発生するモータと、
バッテリと接続される第１固定接点と、
前記モータと接続される第２固定接点と、
前記第１固定接点と前記第２固定接点との間を電気的に開閉可能な可動接点と、
一端が前記スタータリレーに接続され、他端が前記モータに接続され、前記スタータを始動させる際に前記スタータリレーから電流が供給されるコイルと、
一端に前記可動接点が取り付けられ、前記コイルによる磁界により、前記可動接点を前記第１固定接点と前記第２固定接点との間を電気的に閉じる方向に移動可能であるとともに、前記ピニオンギヤを前記リングギヤと噛合う方向に移動可能であるプランジャと、を備え、
前記バッテリから前記スタータリレーを介して前記モータに至る電線に配置された可変抵抗器を備える
スタータリレー保護装置。
【請求項２】
前記スタータの始動の開始を検出する始動開始検出手段と、
前記スタータの始動を所定の時間継続して行った際に、前記スタータにより前記エンジンのクランクシャフトが所定角度を超えて回転されたか否かを判定するスタータ動作判定手段と、
前記スタータ動作判定手段により前記クランクシャフトが所定角度を超えて回転されていないと判定された場合に、前記可変抵抗器の抵抗値を増加させる抵抗制御手段と、を更に備える
請求項１に記載のスタータリレー保護装置。
【請求項３】
前記スタータは、
前記プランジャが、前記ピニオンギヤを前記リングギヤとの噛合いが開始される位置に移動させた状態においては、前記第１固定接点と前記第２固定接点とは、前記可動接点により電気的に接続されていない
請求項２に記載のスタータリレー保護装置。
【請求項４】
前記抵抗制御手段により前記可変抵抗器の抵抗値が増加された後に、前記スタータリレーから前記コイルへの電流の供給を停止させる電流供給制御手段を更に備える
請求項２又は請求項３に記載のスタータリレー保護装置。
【請求項５】
前記可変抵抗器は、前記バッテリと、前記スタータリレーの前記バッテリ側の固定接点との間に配置されている
請求項１から請求項４の何れか一項に記載のスタータリレー保護装置。
【請求項６】
前記可変抵抗器は、前記スタータリレーから前記コイルに電流が供給されているが、前記可動接点と、前記第１固定接点及び前記第２固定接点とが電気的に閉じていない状態が所定時間以上経過すると、自身の抵抗値が前記スタータリレーから前記コイルへ供給される電流値が所定以下となるように変化するように構成されている
請求項１に記載のスタータリレー保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの始動に用いるスタータに電源を供給するスタータリレーを保護するスタータリレー保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの始動に用いるスタータを動作させる際には、スタータリレーを用いてバッテリからの電力の供給を開始させている。
【０００３】
例えば、スタータ自体の劣化を判定する技術としては、ドライバの手動のエンジン始動時の負荷と、自動のエンジン始動時の負荷との違いを考慮して、スタータの劣化状況を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、スタータには、スタータリレーを介して供給される電流により、ピニオンギヤをエンジンのクランクシャフトに接続されているリングギヤに噛合わせるように移動させるものが知られているが、ピニオンギヤとリングギヤとがうまく噛合わない状態、すなわち、不噛合いが発生する可能性がある。
【０００６】
不噛合いが発生した場合には、ピニオンギヤとリングギヤとが引っ掛かって、ピニオンギヤが回転せず、スタータのモータが回転しない状態が発生する虞があり、スタータの構成によっては、このような不噛合いが発生している場合において、スタータのモータに対して、スタータリレーから供給されている電流のみが供給されている状態になっている可能性がある。
【０００７】
このように、スタータリレーからの供給されている電流のみがモータに供給されている場合においては、モータが回転しないことによる負荷の増加により、スタータリレーの接点には、大電流が流れてしまうこととなる。
【０００８】
このような状況下において、キースイッチをオフにする等してスタータリレーの接点を開状態にすると、スタータリレーからスタータへの電流の供給が遮断されることとなるが、大電流が流れている状態でスタータリレーの接点を開状態にするようにすると、大電流の影響により、アークが発生し、接点に対して損傷を与え、場合によっては、接点を溶着させてしまう虞がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、スタータリレーの損傷を低減することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するため、本発明の一観点に係るスタータリレー保護装置は、エンジンを始動させるスタータと、スタータに電流を供給するスタータリレーとを備えるスタータリレー保護装置であって、スタータは、エンジンのクランクシャフトに接続されたリングギヤと噛合わせ可能なピニオンギヤを回転させる動力を発生するモータと、バッテリと接続される第１固定接点と、モータと接続される第２固定接点と、第１固定接点と第２固定接点との間を電気的に開閉可能な可動接点と、一端がスタータリレーに接続され、他端がモータに接続され、スタータを始動させる際にスタータリレーから電流が供給されるコイルと、一端に可動接点が取り付けられ、コイルによる磁界により、可動接点を第１固定接点と第２固定接点との間を電気的に閉じる方向に移動可能であるとともに、ピニオンギヤをリングギヤと噛合う方向に移動可能であるプランジャと、を備え、バッテリからスタータリレーを介してモータに至る電線に配置された可変抵抗器を備える。
【００１１】
上記スタータリレー保護装置において、スタータの始動の開始を検出する始動開始検出手段と、スタータの始動を所定の時間継続して行った際に、スタータによりエンジンのクランクシャフトが所定角度を超えて回転されたか否かを判定するスタータ動作判定手段と、スタータ動作判定手段によりクランクシャフトが所定角度を超えて回転されていないと判定された場合に、可変抵抗器の抵抗値を増加させる抵抗制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００１２】
上記スタータリレー保護装置において、スタータは、プランジャが、ピニオンギヤをリングギヤとの噛合いが開始される位置に移動させた状態においては、第１固定接点と第２固定接点とは、可動接点により電気的に接続されていなくてもよい。
【００１３】
また、上記スタータリレー保護装置において、抵抗制御手段により可変抵抗器の抵抗値が増加された後に、スタータリレーからコイルへの電流の供給を停止させる電流供給制御手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１４】
また、上記スタータリレー保護装置において、可変抵抗器は、バッテリと、スタータリレーのバッテリ側の固定接点との間に配置されていてもよい。
【００１５】
また、上記スタータリレー保護装置において、可変抵抗器は、バッテリと、スタータリレーのバッテリ側の固定接点との間に配置されていてもよい。
【００１６】
また、上記スタータリレー保護装置において、可変抵抗器は、スタータリレーからコイルに電流が供給されているが、可動接点と、第１固定接点及び第２固定接点とが電気的に閉じていない状態が所定時間以上経過すると、自身の抵抗値が前記スタータリレーからコイルへ供給される電流値が所定以下となるように変化するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スタータリレーの損傷を適切に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置におけるスタータのピニオンギヤと、リングギヤとの噛合いが開始される直前の状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置におけるスタータのピニオンギヤと、リングギヤとの噛合いが成功した状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置におけるスタータリレー保護処理のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置における可変抵抗器の抵抗値を増加させた状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置におけるスタータカットリレーを開状態にした状態を示す図である。
【図７】本発明の変形例に係るスタータリレー保護装置を示す模式的な構成図である。
【図８】本発明の変形例に係るスタータリレー保護装置の発熱抵抗体の性質を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置を示す模式的な構成図である。
【００２１】
スタータリレー保護装置１は、エンジン２と、クランクシャフト３と、クランクシャフト３に一体回転可能に接続されたリングギヤ４と、直流電流を供給可能なバッテリ５と、キースイッチ６と、エンジン２のクランクシャフト３を回転させてエンジン２を始動させるためのスタータ１０と、スタータ１０を始動させるための電流の断接を行うスタータリレー５０と、可変抵抗器６０と、スタータリレー５０の接点の断接を制御するスタータカットリレー７０と、ＥＣＵ（コントロールユニット）８０と、エンジン回転角センサ９１と、を備えている。
【００２２】
キースイッチ６は、スタータ１０を始動させる際にオン（スタータオン）に設定されるスイッチであり、例えば、運転者によりイグニッションキーがスタート位置まで回されることによりオン（スタータオン）となる。キースイッチ６がオンされると、バッテリ５から供給される電流がスタータリレー５０に供給される。なお、キースイッチ６に代えて、運転者により押下されるとオンとなるスタータ始動用のスイッチ（スタートスイッチ）を備えるようにしてもよい。
【００２３】
スタータリレー５０は、一端がキースイッチ６の一方の端子に接続され、他端が後述するスタータカットリレー７０の一方の固定接点７２に接続されているコイル５１と、バッテリ５と可変抵抗器６０を介して接続されている固定接点５２と、スタータ１０の後述するＳ端子１２と接続されている固定接点５３と、固定接点５２及び固定接点５３と対向するように配置され、固定接点５２と固定接点５３との間を電気的に開閉可能な可動接点５４と、一端に可動接点５４が接続され、コイル５１の内周側に配置されるプランジャ５５とを備える。
【００２４】
スタータリレー５０では、スタータカットリレー７０の接点が閉状態の場合には、キースイッチ６がオンに設定されて、バッテリ５からの電流がコイル５１の一端側に供給されると、コイル５１を電流が流れて、プランジャ５５を図面左方向に移動させようとする磁界が生成される。これにより、プランジャ５５が左方向に移動されると、プランジャ５５に接続された可動接点５４が、固定接点５２及び固定接点５３と接触して、固定接点５２と固定接点５３との間を電気的に接続する。この結果、バッテリ５からの電流が固定接点５２、可動接点５４、及び固定接点５３を介して、スタータ１０のＳ端子１２に供給されるようになる。
【００２５】
一方、スタータカットリレー７０の接点が開状態の場合には、スタータリレー５０では、キースイッチ６がオンに設定されていても、バッテリ５からの電流がコイル５１の一端側に供給されず、コイル５１により、プランジャ５５を図面左方向に移動させようとする磁界が生成されなくなる。これにより、図示しないプランジャ５５が右方向に移動され、プランジャ５５に接続された可動接点５４が、固定接点５２及び固定接点５３と離れて、固定接点５２と固定接点５３との間が電気的に切断される。この結果、バッテリ５からの電流が固定接点５２、可動接点５４、及び固定接点５３を介して、スタータ１０のＳ端子１２に供給されない状態となる。
【００２６】
スタータカットリレー７０は、一端がＥＣＵ８０に接続され、他端がバッテリ５と接続されているコイル７１と、スタータリレー５０のコイル５１の一端と接続されている固定接点７２と、接地されている固定接点７３と、固定接点７２及び固定接点７３と対向するように配置され、固定接点７２と固定接点７３との間を電気的に開閉可能な可動接点７４と、一端に可動接点７４が接続され、コイル７１の内周側に配置されるプランジャ７５とを備える。
【００２７】
スタータカットリレー７０では、コイル７１の一端側に接続されたＥＣＵ８０により、コイル７１の一端側が接地されると、バッテリ５からの電流がコイル７１の一端側に供給され、コイル７１を電流が流れて、プランジャ７５を図面左方向に移動させようとする磁界が生成される。これにより、プランジャ７５が左方向に移動されると、プランジャ７５に接続された可動接点７４が、固定接点７２及び固定接点７３から離れて、開状態、すなわち、固定接点５２と固定接点５３との間を電気的に切断した状態となる。この結果、固定接点７２が、可動接点７４、及び固定接点７３を介して、接地されていない状態となる。
【００２８】
可変抵抗器６０は、バッテリ５からの電線がスタータリレー５０の固定接点５２側に分岐した部分以降に配置されている。可変抵抗器６０は、ＥＣＵ８０の制御により、抵抗値を変更することができる。可変抵抗器６０の抵抗値が大きくなると、バッテリ５からスタータリレー５０の固定接点５２に供給される電流が小さくなる。
【００２９】
スタータ１０は、マグネットスイッチ２０と、回転駆動部３０とを備える。スタータ１０は、Ｂ端子１１と、Ｓ端子１２と、Ｍ端子１３とを備える。Ｂ端子１１は、バッテリ５と電線を介して接続される。Ｓ端子１２は、スタータリレー５０の固定接点５３と電線を介して接続される。Ｍ端子１３は、マグネットスイッチ２０と、回転駆動部３０とを電気的に接続する。
【００３０】
マグネットスイッチ２０は、Ｂ端子１１とＭ端子１３との間の電気的な断接を行うと共に、ピニオンギヤ３９を移動させる。マグネットスイッチ２０は、Ｂ端子１１と接続されている固定接点２１（第１固定接点）と、Ｍ端子１３と接続されている固定接点２２（第２固定接点）と、固定接点２１及び固定接点２２と対向するように配置され、固定接点２１及び固定接点２との間を電気的に開閉可能な可動接点２６と、一端に可動接点２６が接続されると共に、他端に後述するシフトレバー２７の一端が接続され、所定方向に移動可能なプランジャ２３と、一端がＳ端子１２に接続されるとともに他端がＭ端子１３と接続され、プランジャ２３の外周側に巻回される吸引コイル２４と、一端がＳ端子１２に接続されるとともに他端が接地され、プランジャ２３の外周側に巻回される保持コイル２５と、を備えている。
【００３１】
吸引コイル２４は、Ｓ端子１２側からＭ端子１３側に電流が流れると、プランジャ２３を図面左側に移動させる磁界を発生させる方向に巻回されている。一方、保持コイル２５は、Ｓ端子１２側から電流が流れると、プランジャ２３を図面左側に移動させる磁界を発生させる方向に巻回されている。
【００３２】
マグネットスイッチ２０によると、Ｓ端子１２にスタータリレー５０から電流が供給されると、吸引コイル２４と、保持コイル２５とに電流が流れ、それぞれのコイルにより、プランジャ２３を図面左方向に移動させる磁界が発生する。この結果、プランジャ２３が図面左側に移動されることとなる。
【００３３】
プランジャ２３が左側に移動されると、シフトレバー２７を介して後述するピニオンギヤ３９がリングギヤ４と噛合う方向に移動される。また、プランジャ２３が最も左側まで移動されると、プランジャ２３に接続された可動接点２６が、固定接点２１及び固定接点２２と接触して、固定接点２１と固定接点２２との間を電気的に接続する。この結果、バッテリ５からＢ端子１１に供給される電流が、固定接点２１、可動接点２６、及び固定接点２２を介して、Ｍ端子１３に供給されるようになる。
【００３４】
回転駆動部３０は、回転駆動力を出力するモータ３１と、モータ３１の出力軸３６の一端に一体回転可能に接続された出力ギヤ３７と、リングギヤ４と噛合い可能なピニオンギヤ３９と、一端にピニオンギヤ３９が一体回転可能に接続されるピニオン軸３８と、出力軸３６からピニオン軸３８への一方向への動力伝達が可能なワンウェイクラッチ４０と、一端がプランジャ２３に接続され、他端がピニオン軸３８のピニオンギヤ３９とは反対側の端部に対向して配置されているシフトレバー２７と、シフトレバー２７を時計回り方向に回転するように付勢するトーションスプリング２９と、を備えている。
【００３５】
シフトレバー２７は、中間部２８を支点として回動可能に配置されている。シフトレバー２７は、プランジャ２３が左側に移動すると、反時計回り方向に回動し、ピニオン軸３８を図面右側、すなわち、ピニオンギヤ３９がリングギヤ４と噛合う方向に押し出す。本実施形態のスタータ１０は、プランジャ２３に取り付けられた可動接点２６と、固定接点２１及び固定接点２２とが接していない位置にプランジャ２３がある場合に、ピニオンギヤ３９とリングギヤ４との噛合いが開始される構成、所謂補助噛み構成となっている。
【００３６】
モータ３１は、例えば、直流直巻方式のモータであり、フィールドコイル３２と、ブラシ３４，３５と、アーマチュアコイル３３と、出力軸３６とを備える。フィールドコイル３２は、一端がＭ端子１３に接続され、他端がブラシ３４に接続されている。アーマチュアコイル３３は出力軸３６に取り付けられている。アーマチュアコイル３３は、ブラシ３４とブラシ３５とに電気的に接続されており、ブラシ３４から電流が供給される。ブラシ３５の一端は、接地されている。
【００３７】
モータ３１においては、Ｍ端子１３からフィールドコイル３２に電流が供給されると、フィールドコイル３２により、回転軸３６の周方向に、異なる複数の磁極が交互に形成される。また、フィールドコイル３２を流れた電流はブラシ３４を介してアーマチュアコイル３３に流れる。アーマチュアコイル３３では複数の磁極が形成されるので、アーマチュアコイル３３は、フィールドコイル３２により形成される磁極との関係に応じて所定の方向に出力軸３６とともに回転する。
【００３８】
ワンウェイクラッチ４０は、インナーレース４１と、インナーレース４１の外周側に形成されたアウターレース４２と、インナーレース４１とアウターレース４２との間に設けられたローラ４３とを備える。
【００３９】
インナーレース４１は、内周側において、ピニオン軸３８の外周と、例えばヘリカルスプライン嵌合している。このような構成により、ピニオン軸３８は、所定方向（図面左右方向）に移動可能となっているとともに、インナーレース４１からの回転駆動力が伝達可能となっている。
【００４０】
アウターレース４２は、外周に出力ギヤ３７と噛合うギヤが形成されている。したがって、出力ギヤ３７からの回転駆動力がアウターレース４２に伝達可能となっている。インナーレース４１とアウターレース４２との間には、ローラ４３を含む公知の構成物が設けられており、これら構成物により、アウターレース４２からインナーレース４１への一方向のみの駆動力の伝達が可能となっている。
【００４１】
エンジン回転角センサ９１は、エンジン２のクランクシャフト３の回転角及び回転数を検出し、検出結果をＥＣＵ８０に出力する。本実施形態では、エンジン回転角センサ９１による回転角や回転数により、スタータ１０のピニオンギヤ３９とリングギヤ４との噛合いが成功し、スタータ１０によりクランクシャフト３が回転されたことを把握することができる。
【００４２】
ＥＣＵ８０は、スタータリレー５０を保護するための制御を行う装置であり、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。また、ＥＣＵ８０は、開始始動検出手段及びスタータ動作判定手段の一例としての動作確認部８１と、抵抗制御手段の一例としての抵抗制御部８２と、電流供給制御手段の一例としての電流供給制御部８３と、を一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ８０に含まれるものとして説明するが、これらの何れか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００４３】
動作確認部８１は、キースイッチ６がオン（例えば、イグニッションキーがスタート位置）になったこと（スタータ始動開始）を検出する。動作確認部８１は、スタータ始動開始から所定時間以上スタータ１０の始動を継続している場合に、エンジン回転角センサ９１により検出されるクランクシャフト３の回転角（スタータ始動開始からの回転角）が所定角度（例えば、０度）を超えたか否かを判定する。動作確認部８１は、クランクシャフト３の回転角が所定角度を超えていない場合には、スタータ１０がクランクシャフト３を適切に回転させておらず、ピニオンギヤ３９とリングギヤ４とが不噛合いになっている可能性が高いので、クランクシャフト３の回転角が所定角度を超えていない旨を抵抗制御部８２に通知する。
【００４４】
抵抗制御部８２は、動作確認部８１から、クランクシャフト３の回転角が所定角度を超えていない旨の通知を受けると、可変抵抗器６０の抵抗値を増加させるように制御する。
【００４５】
電流供給制御部８３は、抵抗制御部８２により可変抵抗器６０の抵抗値が増加された後に、スタータカットリレー７０を制御して、スタータリレー５０によるスタータ１０への電流の供給を遮断する。具体的には、本実施形態では、電流供給制御部８３は、スタータカットリレー７０のコイル７５の一端を接地させることにより、スタータカットリレー７０のコイル７１にバッテリ５からの電流を流すようにする。この結果、スタータカットリレー７０の接点が開状態となり、スタータリレー５０のコイル５１の一端が接地されていない状態となる。これにより、スタータリレー５０においては、コイル５１に電流が流れず、接点が開状態となり、バッテリ５からのスタータリレー５０を介してスタータ１０への電流の供給が遮断される。
【００４６】
次に、本発明の一実施形態に係るスタータ１０の動作について説明する。
【００４７】
図２は、本発明の一実施形態に係るスタータ保護装置におけるスタータのピニオンギヤと、リングギヤとの噛合いが開始される直前の状態を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置におけるスタータのピニオンギヤと、リングギヤとの噛合いが成功した状態を示す図である。なお、図２、図３においては、配線、コイル等を、その部位に流れる電流が大きいほど太い線で表示している。
【００４８】
まず、スタータ１０の始動を開始して、ピニオンギヤ３９と、リングギヤ４との噛合いが開始される直前となるまでの動作について図２を参照して説明する。
【００４９】
運転者によりキースイッチ６がオンに設定された場合には、初期状態では、スタータカットリレー７０は、閉状態となっているので、バッテリ５からの電流がスタータリレー５０のコイル５１に流れる。この結果、コイル５１による磁界により磁力を受けてプランジャ５５が図面左側に移動することとなり、可動接点５４が固定接点５２及び固定接点５３の間を閉状態とする（なお、この状態をスタータリレー５０の接点が閉状態ということとする）。
【００５０】
スタータリレー５０の接点が閉状態になると、バッテリ５からの電流が、可変抵抗器６０、固定接点５２、可動接点５４、及び固定接点５３を介してＳ端子１２に供給される。なお、可変抵抗器６０の抵抗値は、初期状態では、ゼロ又は比較的低い値となっている。この結果、Ｓ端子１２に接続されている吸引コイル２４の一端及び保持コイル２５の一端に電流が供給される。吸引コイル２４においては、電流は、Ｍ端子１３側に流れる一方、保持コイル２５においては、電流は、接地側に流れる。この結果、吸引コイル２４及び保持コイル２５によりプランジャ２３を図面左側に移動させる磁界が生じる。
【００５１】
この結果、プランジャ２３は、図面左側に移動を開始する。これにより、プランジャ２３に接続されているシフトレバー２７が中間部２８を中心に反時計回り方向に回動し、ピニオン軸３８をピニオンギヤ３９がリングギヤ４に近づくように押し出す。これにより、ピニオンギヤ３９は、リングギヤ４と噛合う直前の位置に到達する。この際には、可動接点２６は、固定接点２１及び固定接点２２とは接触していない状態となっている。
【００５２】
この状態においては、吸引コイル２４を通ってＭ端子１３に流れた電流は、フィールドコイル３２、ブラシ３４、アーマチュアコイル３３、ブラシ３５を通って流れる。これにより、モータ３１のアーマチュアコイル３３、出力軸３６、及び出力ギヤ３７が回転を開始する。なお、この状態において、モータ３１が回転している状態であれば、モータに供給される電流は比較的小さい。
【００５３】
次に、ピニオンギヤ３９とリングギヤ４とが噛合う直前の位置に到達した後のスタータ１０に関わる動作について説明する。
【００５４】
図２に示すように、ピニオンギヤ３９がリングギヤ４と噛合う直前の位置に到達した後には、プランジャ２３は、更に左方向に移動しようとし、その結果、ピニオンギヤ３９は、リングギヤ４と噛合う方向に更に押し出されることとなる。
【００５５】
ここで、ピニオンギヤ３９とリングギヤ４との噛合いがうまく行われると、図３に示すように、プランジャ２３が最も左側の位置まで移動され、プランジャ２３に接続された可動接点２６が固定接点２１及び固定接点２２と接触して、固定接点２１と固定接点２２との間を電気的に接続する。
【００５６】
この結果、Ｂ端子１１からＭ端子１３に流れる電流がモータ３１に供給されるようになり、Ｓ端子１２から吸引コイル２４を介してＭ端子１３へ電流が流れないようになる。これにより、モータ３１には、Ｂ端子１１を介してバッテリ５からの電流が供給され、モータ３１の回転駆動力がピニオンギヤ３９、リングギヤ４を介してエンジン２のクランクシャフト３に伝達され、エンジン２が始動されることとなる。
【００５７】
一方、ピニオンギヤ３９とリングギヤ４とが適切に噛み合わない状態である不噛合いが発生してしまうと、例えば、ピニオンギヤ３９とリンギギヤ４との側面が引っ掛かってしまって、ピニオンギヤ３９が回転できなくなり、モータ３１が回転できなくなる。このため、モータ３１の回転駆動力をエンジン２のクランクシャフト３に伝達することができず、エンジン２を始動させることができない。
【００５８】
この場合には、モータ３１の負荷が上昇してしまって大きな電流が流れようとすることとなるが、図２に示すように固定接点２１，２２と可動接点２６とが接していない状態となっているので、図３に示す場合に比して、スタータリレー５０の固定接点５２、可動接点５４、及び固定接点５３を介してＳ端子１２に供給される電流が非常に大きくなってしまう。なお、この状態で、キースイッチ６をオフにすると、スタータリレー５０の固定接点と、可動接点との間にアークが発生し、接点を損傷させてしまい、接点間を溶着させてしまう虞がある。
【００５９】
本実施形態に係るスタータリレー保護装置１は、以下に示すようなスタータリレー保護処理を実行することにより、スタータリレー５０の接点に発生する損傷を低減するようにしている。
【００６０】
本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護処理について説明する。
【００６１】
図４は、本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置によるスタータリレー保護処理のフローチャートである。図５は、本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置における可変抵抗器の抵抗値を増加させた状態を示す図である。図６は、本発明の一実施形態に係るスタータリレー保護装置におけるスタータカットリレーを開状態にした状態を示す図である。なお、図５、図６においては、配線、コイル等を、その部位に流れる電流が大きいほど太い線で表示している。
【００６２】
スタータリレー保護処理は、例えば、キースイッチ６が通常のオン（イグニッションキーがオン位置）となった後に実行が開始される。
【００６３】
動作確認部８１は、キースイッチ６がオン（スタータオン）になったか否か、すなわち、スタータ始動開始となったか否かを判定する（ステップＳ１１）。この結果、スタータ始動開始となっていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、動作確認部８１は、ステップＳ１１を再び実行する。
【００６４】
一方、スタータ始動開始となった場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、動作確認部８１は、キースイッチ６がオフか否か（ここでは、イグニッションキーがスタート位置から通常
のオン位置に変更されたか否か）、すなわち、スタータ始動終了になったか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００６５】
この結果、スタータ始動終了となった場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、動作確認部８１は処理をステップＳ１１に進める。一方、スタータ始動終了となっていない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、動作確認部８１は、スタータ始動開始から所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００６６】
この結果、スタータ始動開始から所定時間経過していない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、動作確認部８１は、処理をステップＳ１２に進める。一方、スタータ始動開始から所定時間経過している場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、動作確認部８１は、エンジン回転角センサ９１により検出されるクランクシャフト３の回転角（スタータ始動開始からの回転角）が所定角度を超えたか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００６７】
この結果、クランクシャフト３の回転角が所定角度を超えた場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）には、スタータ１０によりクランクシャフト３が回転されており、ピニオンギヤ３９と、リングギヤ４とが不噛合いとなっていないことを意味しているので、動作確認部８１は、処理をステップＳ１１に進める。
【００６８】
一方、クランクシャフト３の回転角が所定角度を超えていない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）には、ピニオンギヤ３９と、リングギヤ４とが不噛合いとなっている可能性が高く、スタータリレー５０の接点に大電流が流れている可能性が高いので、抵抗制御部８２は、可変抵抗器６０の抵抗値を増加させる（ステップＳ１５）。これにより、図５に示すように、スタータリレー５０の接点に流れる電流値を、図２に示す状態よりも低減することができる。
【００６９】
次いで、電流供給制御部８３が、スタータカットリレー７０の接点を遮断（開状態に）する（ステップＳ１６）。具体的には、電流供給制御部８３は、コイル７１の一端を接地させることにより、スタータカットリレー７０のコイル７１にバッテリ５からの電流を流すようにする。この結果、スタータカットリレー７０の接点が開状態となり、スタータリレー５０のコイル５１の一端が接地されていない状態となる。これにより、図６に示すように、スタータリレー５０においては、コイル５１に電流が流れず、接点が開状態となり、バッテリ５からのスタータリレー５０を介してスタータ１０への電流の供給が遮断される。なお、ステップＳ１６の処理の後に、電流供給制御部８３は、処理をステップＳ１１に進める。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態に係るスタータリレー保護装置１によると、動作確認部８１により、スタータ１０の始動の開始を検出し、スタータ１０の始動が所定の時間継続して行われた際に、クランクシャフト３が所定角度を超えて回転されたか否かを判定し、クランクシャフト３が所定角度を超えて回転されていないと判定された場合に、抵抗制御部８２により、可変抵抗器６０の抵抗値を増加させるようにしたので、スタータリレー５０の固定接点５２、可動接点５４、及び固定接点５３を流れる電流の大きさを低減することができる。このため、この後に、スタータリレー５０の接点を開状態にする場合において、アークの発生を低減でき、接点の損傷や、接点の溶着の発生を低減することができる。
【００７１】
次に、本発明の変形例に係るスタータリレー保護装置について説明する。
【００７２】
図７は、本発明の変形例に係るスタータリレー保護装置を示す模式的な構成図である。なお、図１に示すスタータリレー保護装置と、同様の部位には同一の符号を付している。
【００７３】
変形例に係るスタータリレー保護装置は、上記実施形態のスタータリレー保護装置において、可変抵抗器６０に変えて、可変抵抗器の一例としての発熱抵抗体６１を備えるようにし、抵抗制御部８２を備えないようにしたものである。
【００７４】
発熱抵抗体６１は、流れる電流値が大きいほど発熱し、その抵抗値を増加させる性質を有している。
【００７５】
図８は、本発明の変形例に係るスタータリレー保護装置の発熱抵抗体の性質を示す図である。
【００７６】
発熱抵抗体６１は、正常時、すなわち、可動接点２６と、固定接点２１及び固定接点２２とが電気的に閉じている場合には、自身を流れる電流、すなわち、スタータリレー５０からスタータ１０へ供給される電流は比較的小さいので、発熱量が抑えられて自身の抵抗値は比較的小さくなっており、供給される電流値をあまり変化させない。一方、不噛合いが発生している時、すなわち、可動接点２６と、固定接点２１及び固定接点２２とが電気的に閉じていない場合には、発熱抵抗体６１は、自身を流れる電流が比較的大きいので、発熱量が増加して自身の抵抗値が徐々に大きくなり、その結果、供給される電流値を大きく低減させる。発熱抵抗体６１は、例えば、電流供給制御部８３により、スタータリレー５０によるスタータ１０への電流の供給を遮断する時点となった場合（例えば、スタータ１０の始動から所定の時間が経過した場合）に、遮断した際にスタータリレー５０の接点に与える影響が抑えられると想定される所定の電流値以下に変化するように構成されている。発熱抵抗体６１は、例えば、不噛合い発生時の場合には、数秒で電流値が１０分の１程度に減少し、噛合い時の場合には、数十秒でもプランジャ２３の位置を維持するのに十分な電流値を確保できるように構成するようにしてもよい。
【００７７】
変形例に係るスタータリレー保護装置によると、ＥＣＵ８０において、抵抗値を変更するための制御をすることなく、不噛合い発生時に、スタータリレー５０による電流の供給を遮断するまでに、スタータリレー５０の接点に流れる電流の値を適切に低減することができ、遮断時における接点の損傷を低減することができる。
【００７８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００７９】
例えば、上記実施形態では、運転者の操作により、キースイッチ６をオンにしてスタータ１０の始動を開始させる場合に適用した例を示していたが、本発明はこれに限られず、例えば、ＥＣＵの制御信号によりスタータ１０への電流の供給を開始させてスタータ１０の始動を開始させる場合、又は、運転者の操作による場合及びＥＣＵの制御による場合の両方がある場合にも適用することができる。
【００８０】
また、上記実施形態では、可変抵抗器６０を、バッテリ５からの電線における固定接点５２へ分岐した部分に配置するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、固定接点５３と吸引コイル２４との間や、吸引コイル２４とモータ３１との間に配置するようにしてもよく、要は、バッテリ５からスタータリレー５０を介してモータ３１に至る電線の任意の位置に配置すればよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、スタータカットリレー７０をスタータリレー５０のコイル５１のバッテリ５から遠い側（下流側）に接続するようにしていたが、本発明はこれに限られず、スタータリレー５０のコイル５１のバッテリ５に近い側（上流側）に配置するようにしてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、スタータリレー５０をプランジャ５５がコイル５１の内周側に配置され、プランジャ５５を移動させることで接点を開閉するリレーとしていたが、本発明はこれに限られず、コイルに供給される電流に応じて、固定接点と可動接点との電気的な接続を制御することにより、Ｓ端子１２への電流の供給を制御できる構成であれば、任意の構成でよい。
【符号の説明】
【００８３】
１  スタータリレー保護装置
２  エンジン
３  クランクシャフト
４  リングギヤ
５  バッテリ
６  キースイッチ
１０  スタータ
１１  Ｂ端子
１２  Ｓ端子
１３  Ｍ端子
２０  マグネットスイッチ
２１，２２  固定接点
２３  プランジャ
２４  吸引コイル
２５  保持コイル
２６  可動接点
２７  シフトレバー
２８  中間部
２９  トーションスプリング
３０  回転駆動部
３１  モータ
３２  フィールドコイル
３３  アーマチュアコイル
３４  ブラシ
３５  ブラシ
３６  出力軸
３７  出力ギヤ
３８  ピニオン軸
３９  ピニオンギヤ
４０  ワンウェイクラッチ
４１  インナーレース
４２  アウターレース
４３  ローラ
５０  スタータリレー
５１  コイル
５２，５３  固定接点
５４  可動接点
５５  プランジャ
６０  可変抵抗器
６１  発熱抵抗体
７０  スタータカットリレー
７１  コイル
７２，７３  固定接点
７４  可動接点
７５  プランジャ
８０  ＥＣＵ
８１  動作確認部
８２  抵抗制御部
８３  電流供給制御部
９１  エンジン回転角センサ
【図１】
2017227180.tif 000003
【図２】
2017227180.tif 000004
【図３】
2017227180.tif 000005
【図４】
2017227180.tif 000006
【図５】
2017227180.tif 000007
【図６】
2017227180.tif 000008
【図７】
2017227180.tif 000009
【図８】
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