JP2010506093A - 負荷軽減スイッチを有する内燃機関用スタータ - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関を始動させるスタータに関する。このスタータはリレースイッチ（２）を備えたスタータリレー（１）を有している。このスタータリレーによって、スタータモータ（４）への主電流経路（７）が開放および閉成される。このリレースイッチ（１）に対して並列に別のスイッチ（９）が設けられる場合に、スタータリレー（１）の寿命が格段に長くなる。この別のスイッチは、少なくとも、リレースイッチ（２）が開放および／または閉成される時点ではこの別のスイッチが閉成されているように電子回路（１０）によって駆動制御される。

Description

先行技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、内燃機関の始動のためのスタータに関する。

今日の自動車の内燃機関はふつういわゆるピニオンスタータ（Ritzelstarter）によって始動される。ピニオンスタータは、ピニオンを備えた直流モータを含んでいる。ピニオンは、始動要求時に、内燃機関のリンクギアに噛み合い、内燃機関を回転させる。内燃機関のリンクギアは通常は、クランクシャフトに配置されている。さらに、公知のピニオンスタータはいわゆる噛み合わせリレーを含んでいる。この噛み合わせリレーは、内燃機関のリンクギアにピニオンを噛み合わせる噛み合わせレバーを作動させる。噛み合わせリレーが作動されると、自動的に主電流経路が閉成される。この主電流経路は、スタータモータに電力を供給する。これによって実際の回転過程がスタートする。

主電流経路のオンおよびオフ時には、リレースイッチのコンタクト部分に著しい負荷がかかる。この原因は、スイッチング時に、誘導性負荷（電気モータ）に生じる電界強度である。この電界強度が降伏（ブレークダウン）電界強度よりも大きい場合には、これによって電気的なフラッシュオーバーが生じ得る。このような作用は、「リレー燃焼」または「コンタクト溶着」とも称される。スタート・ストップモード用に構成されている車両では、スタータリレーは、通常の車両の場合よりも何倍も頻繁に操作される。従って、上述の作用は特にクリチカルであり、スタータの寿命を著しく短くする恐れがある。

発明の概要
従って、本発明の課題は、格段に寿命の長い内燃機関用スタータ、殊にピニオンスタータを実現することである。

この課題は本発明により、請求項１の特徴部分に記載した特徴的構成によって解決される。本発明の他の実施形態は従属請求項の対象である。

本発明の重要な側面は、スタータリレー（噛み合わせリレー）のリレースイッチに対して並列に別のスイッチを設け、少なくともリレースイッチが開放されるおよび／または閉成される時点でこの別のスイッチが閉成されているように、この別のスイッチを駆動制御することである。この並列スイッチはここで、いわゆるバイパスを形成し、リレースイッチの負荷軽減のために使用される。このバイパススイッチの閉成によって、リレースイッチに印加される電圧が低減され、これによって、リレー燃焼の恐れが低減される。従ってスタータの寿命は格段に長くなる。

リレースイッチが開放されるとき、リレースイッチのコンタクトに生じる場の強度は特に高い。従って、少なくとも、リレースイッチが開放される時点でこのバイパススイッチを閉成したまま保持することを提案する。有利には、このバイパススイッチは、リレースイッチの状態変化の度に閉成される。

本発明の第１の実施形態では、バイパススイッチは、リレースイッチの状態変化の直前に閉成され、その直後に再び開放される。これによって、リレースイッチで降下する電圧は少なくともスイッチング過程の時点において低減される。

本発明の第２の実施形態では、バイパススイッチは、リレースイッチが閉成されている全持続時間の間、同じように閉成される。この場合には、電流は、スタータモータの給電のために、主電流経路とリレースイッチを介して、および分路とバイパススイッチを介して、スタータモータへ流れる。

バイパススイッチは有利には、給電電位、例えば自動車搭載電源網の作動電圧およびスタータモータと接続されている。

バイパススイッチは有利にはトランジスタ、殊にＭＯＳトランジスタである。

本発明のスタータは有利にはいわゆるピニオンスタータである。スタータリレーを有する別のスタータタイプでも当然ながら同じように、本発明を使用することができる。

以下に、添付図面に基づいて本発明の実施例をより詳細に説明する。

バイパススイッチを備えた、自動車用内燃機関のためのスタータ 図２ａはリレースイッチのスイッチング状態を示しており、図２ｂはバイパススイッチのスイッチング状態を示している

本発明の実施形態
図１は、内燃機関を始動させるピニオンスタータの概略図を示している。
ピニオンスタータは、スタータリレー１を有しており、当該スタータリレーによって、スタータモータ４への主電流経路７が閉成ないし開放される。始動が望まれているとき（例えば点火部の操作時）には、スタータリレー１の制御線路８が通電され、リレー１が作動される。これによって噛み合わせレバー１１が操作され、ピニオン５が、自動車内燃機関（図示されていない）のリンクギア６に噛み合う。ピニオン５がリンクギア６に噛み合うと、リレースイッチ２は自動的に閉成し、スタータモータ４に電力が供給される。これによって、自動車内燃機関の実際の作動過程がスタートする。内燃機関が自動的に始動する場合には、ピニオン５とリンクギア６の噛み合いははずされ、リレースイッチ２は再び開放される。

リレースイッチ２の開放時および閉成時には、リレースイッチ２のスイッチコンタクト３に高い電界強度が生じ得る。これは電気的なフラッシュオーバー（いわゆるコンタクト溶着）を引き起こし得る。これによって、リレー１の寿命が著しく短くなる。

これを回避するために、本願では付加的なスイッチ９が設けられる。この付加的なスイッチはリレースイッチ２と並列に配置されており、少なくとも、リレースイッチ２のオンおよび／またはオフ時に閉成されているように駆動される。この付加的なスイッチ９は、いわゆる、リレースイッチ２に対するバイパスを形成し、スイッチング過程時にリレースイッチ２の負荷を軽減するために用いられる。バイパススイッチ９は給電側で搭載網電圧ＵＢａｔと接続され、アース側で、スタータモータ４の給電側ノードと接続されている。バイパススイッチ９を駆動制御するために電子回路１０、例えば制御機器が設けられている。

図２ａは、リレースイッチ２の２つのスイッチング周期を示している。ここで、状態「ロー」はリレースイッチ２の開放位置に相当し、「ハイ」はリレースイッチ２の閉成位置に相当する。

図２ｂは、スイッチ９のスイッチング状態を示している。ここで破線の左側には第１の作動状態が示されており、破線の右側には第２の作動状態が示されている。状態「ロー」は再び開放位置に相当し、状態「ハイ」は閉成位置に相当する。

第１の作動状態ではスイッチ９は次のように駆動制御される。すなわち、このスイッチがリレースイッチ２の状態変化の直前に、そのたび毎に閉成され、その直後に再び開放されるように駆動制御される（時点ｔ_０およびｔ_１参照）。これによって、リレースイッチ３で降下する電圧が低減され、コンタクト溶着の恐れが低減される。

第２の作動状態Ｂでは、並列スイッチ９が次のように駆動される。すなわち並列スイッチ９がリレースイッチ２の全スイッチオンフェーズの間（ｔ_０〜ｔ_１）同じようにスイッチオンされるように駆動される。スイッチ９は時点ｔ_０の直前にスイッチオンされ、時点ｔ_１の直後に再びスイッチオフされる。ここで重要なのは、スイッチ９が、リレースイッチ２の状態変化時に閉成されている、ということである。

スイッチ９は例えばトランジスタとして、殊にＭＯＳトランジスタとして実現される。

Claims (7)

1. 内燃機関を始動させるスタータであって、
   リレースイッチ（２）を備えたスタータリレー（１）を有しており、
   当該スタータリレーによって、スタータモータ（４）への主電流経路（７）が開放および閉成される形式のものにおいて、
   前記リレースイッチ（２）に対して並列に別のスイッチ（９）が設けられ、
   少なくとも、前記リレースイッチ（２）が開放および／または閉成される時点では当該別のスイッチが閉成されているように、当該別のスイッチは電子回路（１０）によって駆動制御される、
   ことを特徴とする、内燃機関を始動させるスタータ。
2. 前記スイッチ（９）は少なくとも、前記リレースイッチ（２）が開放される時点で閉成されている、請求項１記載のスタータ。
3. 前記スイッチ（９）は、前記リレースイッチ（２）の状態変化の直前に閉成され、その直後に再び開放される、請求項１または２記載のスタータ。
4. 前記スイッチ（９）は、前記リレースイッチ（２）が閉成されている持続時間の間、同じように閉成されている、請求項１または２記載のスタータ。
5. 前記スイッチ（９）は給電電位と接続されており、かつ前記スタータモータ（４）の給電側ノードと接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のスタータ。
6. 前記スイッチ（９）はトランジスタとして実現されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のスタータ。
7. 前記スタータはピニオンスタータである、請求項１から６までのいずれか１項記載のスタータ。

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