JP2012072709A

JP2012072709A - スタータ

Info

Publication number: JP2012072709A
Application number: JP2010218272A
Authority: JP
Inventors: Isato Suzuki; 功人鈴木
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】スタータにおいて、エンジンの始動時間を短縮し、また、電力消費を抑え、更に、一方向へ突出せず、しかも、信頼性があり、部品の共通化を図ることにある。
【解決手段】マグネットスイッチ（８）のプランジャ（１５）にカム（２２）を配置し、このカム（２２）のカム軸（２３）にステッパモータ（２４）を連結し、エンジン（１）のリングギヤ（４）とスタータモータ（６）のピニオン（１２）とが噛み合った状態でマグネットスイッチ（８）のプランジャ（１５）をカム（２２）により保持するようにステッパモータ（２４）を駆動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、スタータに係り、特にエンジンのアイドリングストップ機構の始動制御をするスタータに関する。

車両には、スタータによって始動制御されるアイドリングストップ機構を備えたエンジンを搭載しているものがある。
スタータは、エンジンのリングギヤと、このリングギヤとピニオンとが噛み合った状態でリングギヤヘ回転を伝達するスタータモータとを備え、ピニオンとマグネットスイッチのプランジャとをアームで連結し、マグネットスイッチに通電することによりリングギヤとピニオンとが噛み合い、マグネットスイッチを非通電にすることによりリングギヤとピニオンとの噛み合いを解除するものである。

特開２０００−４５９２０号公報特開２００２−８９４２２号公報

特許文献１に係るエンジン始動装置は、エンジンの始動指示に基づき、リングギヤとピニオンとの噛み合わせ状態でスタータモータによりピニオンを回転させてリングギヤを回転させ、エンジンが所定の回転数以上のときには、リングギヤとピニオンとの噛み合わせを解除させるものである。
特許文献２に係る車両用始動装置は、アイドリングストップ時に、ピニオンをリングギヤに予め噛み合わせることによって、アイドリングストップからエンジンの始動時間の短縮を図るとともに、電力消費を抑制するものである。

ところで、図９に示すように、スタータにおいて、ピニオンがリングギヤに噛み合った状態を維持するためには、マグネットスイッチに通電したままになるので、電力消費が増大する。そこで、通常は、マグネットスイッチを非通電にしておく方法が採られていた。そして、エンジンの始動指令があり、マグネットスイッチに通電を開始して（時間ｔ１）、ピニオンとリングギヤとの噛み合いが完了するまでの時間が経過してからスタータモータを駆動するので、スタータモータの駆動まで（時間ｔ２）には、遅れ分Ｔが生じて、エンジン回転数が速やかに高くならないという不都合があった。
このため、スタータモータによりアイドリングストップ機構を作動してエンジンを再始動する際には、再始動の指令が来てからエンジンの始動が完了するまでの時間をなるべく短縮することが望まれていた。
上記の特許文献１、２は、エンジンの再始動指令が来てからエンジンの始動が完了するまでの時間を短縮するものである。
また、上記の特許文献１では、その構造上、プランンジャストッパが突出してしまうという不都合があった。
更に、上記の特許文献２では、マグネットスイッチを廃止し、バネの作用でピニオンがリングギヤに噛み合う構造なので、信頼性が低く、部品の共通化が困難になるという不都合があった。

そこで、この発明の目的は、エンジンの始動時間を短縮し、また、電力消費を抑え、更に、一方向へ突出せず、しかも、信頼性があり、部品の共通化を図るスタータを提供することにある。

この発明は、エンジンのリングギヤと、このリングギヤとピニオンとが噛み合った状態で前記リングギヤヘ回転を伝達するスタータモータとを備え、前記ピニオンとマグネットスイッチのプランジャとをアームで連結し、前記マグネットスイッチに通電することにより前記リングギヤと前記ピニオンとが噛み合い、前記マグネットスイッチを非通電にすることにより前記リングギヤと前記ピニオンとの噛み合いを解除するスタータにおいて、
前記マグネットスイッチのプランジャにカムを配置し、このカムのカム軸にステッパモータを連結し、前記リングギヤと前記ピニオンとが噛み合った状態で前記マグネットスイッチのプランジャを前記カムにより保持するように前記ステッパモータを駆動することを特徴とする。

この発明のスタータは、エンジンの始動時間を短縮し、また、電力消費を抑え、更に、一方向へ突出せず、しかも、信頼性があり、部品の共通化を図ることができる。

図１はスタータの制御のフローチャートである。（実施例）図２はスタータの制御のタイムチャートである。（実施例）図３はスタータの断面図である。（実施例）図４はカムを配置したスタータの断面図である。（実施例）図５はカムの作動範囲を説明する図である。（実施例）図６はプランジャとカムとの連結状態を示した概略構成図である。（実施例）図７はステッパモータのみを配置したスタータの断面図である。（実施例）図８は図７のステッパモータの断面図である。（実施例）図９は従来のスタータの制御のタイムチャートである。（従来例）

この発明は、エンジンの始動時間を短縮し、また、電力消費を抑え、更に、一方向へ突出せず、しかも、信頼性があり、部品の共通化を図る目的を、マグネットスイッチのプランジャにカムを配置し、このカムのカム軸にステッパモータを連結し、リングギヤとピニオンとが噛み合った状態でマグネットスイッチのプランジャをカムにより保持するようにステッパモータを駆動して実現するものである。

図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。
図３において、１は車両に搭載されてアイドルストップ機構を備えたエンジン、２はこのエンジン１を始動するためのスタータである。
エンジン１は、所定のエンジン停止条件が成立するとアイドルストップ制御されるものであって、接続軸３に取り付けられたリングギヤ４を備えている。
スタータ２は、スタータモータケース５内のスタータモータ６と、このスタータモータ６に連結するスイッチケース７内のマグネットスイッチ８とを備えている。モータケース６は、エンジン１に取り付けられる。スイッチケース７は、モータケース６に取り付けられる。

スタータモータ６は、モータ本体９と、このモータ本体９に対して軸方向で引っ込み・押し出し可能なスタータモータ軸１０とからなる。このスタータモータ軸１０は、先端部位がスタータモータケース５の一部に保持され、モータ本体９側のモータ側アーム係合用溝１１と先端側のピニオン１２とを備えている。
マグネットスイッチ８は、スイッチ本体１３と、このスイッチ本体１３に対して軸方向で引っ込み・押し出し可能なスイッチ軸１４とからなる。このスイッチ軸１４は、先端部にプランジャ１５を備えるとともに、このプランジャ１５よりもスイッチ本体１３側でスイッチ側アーム係合用溝１６を備えている。
スタータモータ６のモータ側アーム係合用溝１１とマグネットスイッチ８のスイッチ側アーム係合用溝１６とには、スタータモータケース５に支持された支持軸１７を中心に揺動するアーム１８のモータ側係合片１９とスイッチ側係合片２０とが係合している。従って、スタータモータ６のスタータモータ軸１０のピニオン１２とマグネットスイッチ８のスイッチ軸１４のプランジャ１５とは、アーム１８で連結される。また、スタータモータ６は、エンジン１のリングギヤ４とスタータモータ軸１０のピニオン１２とが噛み合った状態でリングギヤ４ヘ回転を伝達する。

マグネットスイッチ８には、スイッチ本体１３への通電又は非通電に制御する信号としてのマグネットスイッチ信号を出力する制御手段２１が連絡している。また、この制御手段２１は、スタータモータ６に連絡し、スタータモータ信号を出力してスタータモータ６を駆動する。
制御手段２１は、エンジン１にも連絡してエンジン１をアイドルストップ制御等の駆動制御をするものであり、クランク角センサ、水温センサ、吸気温センサ等の各種センサ類に連絡している。
マグネットスイッチ８では、通電されると、スイッチ軸１４がスイッチ本体１３内に引き込まれ、アーム１８のスイッチ側係合片２０が支持軸１７を中心にしてスイッチ本体１３側に揺動する。その後、アーム１８のモータ側係合片１９が支持軸１７を中心にして先端側に揺動し、スタータモータ６では、スタータモータ軸１０がスタータモータ本体９から引き出されるように先端側に移動すると、スタータモータ軸１０のピニオン１２がエンジン１のリングギヤ４に噛み合った状態となり、リングギヤ４ヘ回転を伝達する。
スタータ２では、マグネットスイッチ８に通電することによりリングギヤ４とピニオン１２とが噛み合い、マグネットスイッチ８を非通電にすることによりリングギヤ４とピニオン１２との噛み合いを解除する。

スタータ２においては、図４〜図６に示すように、マグネットスイッチ８のプランジャ１５にカム２２を配置するとともに、このカム２２のカム軸２３にはステッパモータ２４のステッパモータ軸２５を連結する。このステッパモータ２４は、制御手段２１によって駆動される。
この場合、スタータモータ６のスタータモータ軸１０とマグネットスイッチ８のスイッチ軸１４とステッパモータ２４とが三角形を成すように、ステッパモータ２４を配置している。ステッパモータ軸２５は、プランジャ１５が設けられているスイッチ軸１４に対して直交方向に延びている。カム２２は、図５に示すように、ステッパモータ２４のステッパモータ軸２５に取り付けられ、マグネットスイッチ８がオン（通電）してプランジャ１５が引っ込んだ状態で９０度のカム作動範囲αで回転することにより、マグネットスイッチ８のプランジャ１５を軸方向で保持する。
そして、リングギヤ４とピニオン１２とが噛み合った状態でマグネットスイッチ８のプランジャ１５をカム２２により保持するように、ステッパモータ２４を駆動する。

このような構造により、アイドルストップのエンジン停止条件が成立したエンジン１の停止時に、スタータモータ６のピニオン１２がエンジン１のリングギヤ４に噛み合った状態で待機するため、エンジン１の始動時間を短縮することができ、しかも、電力消費を抑えることができる。
つまり、エンジン１が停止した後に、ピニオン１２とリングギヤ４とが噛み合った状態を保持しておき、エンジン１の再始動にかかる時間を短縮できる。制御上は、同一の動作をしているが、ハード的な動作は、プランジャ１５を動かす時間を短縮できる。また、プランジャ１５（ピニオン１２とリングギヤ４とのかみ合い状態）は、ステッパモータ２４の小さな電力で保持できるので、燃費の悪化がほとんどない。
また、スタータモータ６のスタータモータ軸１０とマグネットスイッチ８のスイッチ軸１４とステッパモータ２４とが三角形を成すようにステッパモータ２４を配置するため、スタータ２が一方向へ突出しない構造にすることができ、これにより、上述の特許文献１の記載のような突出部分がなくなる。
更に、マグネットスイッチ８を用いることは従来と同じなので、マグネットスイッチを廃止した上述の特許文献２とは異なり、信頼性があり、部品の共通化を図ることができる。

また、この実施例においては、図７、図８に示すように、カムを省略して、ステッパモータ２４のみを設ける。
このステッパモータ２４は、図８に示すように、ステッパモータ軸２５に取り付けられたロータ（磁石）２６と、このロータ２６の外周に固定されたステータ（電磁石）２７と、このステータ２７に巻き付けられたコイル２８とで構成され、このコイル２８にパルス電流を流すと、磁力が発生し、ロータ２６が引きつけられることでステッパモータ軸２５を軸方向移動するものである。
そして、マグネットスイッチ８がオン（通電）してプランジャ１５が引っ込んだ状態でステッパモータ軸２５が押進動することにより、リングギヤ４とピニオン１２とが噛み合った状態でマグネットスイッチ８のプランジャ１５を保持する。
この場合、スタータモータ６とピニオン１２とを合わせた長さよりもマグネットスイッチ８の長さの方が短いことを前提として、マグネットスイッチ８のスイッチ軸１４の延長線上に、ステッパモータ２４を配置する。
これにより、アイドルストップのエンジン停止条件が成立したエンジン１の停止時、スタータモータ６のピニオン１２がリングギヤ４に噛み合った状態で待機するため、エンジン１の始動時間を短縮することができ、しかも、電力消費を抑えることができる。
また、一般に、スタータモータ６とピニオン１２とを合わせた長さよりもマグネットスイッチ８の長さの方が短く、マグネットスイッチ８のスイッチ軸１４の延長線上にステッパモータ２４を配置するため、スタータ２が一方向へ突出しない構造にすることができる。
更に、マグネットスイッチ８を用いることは従来と同じなので、信頼性があり、部品の共通化を図ることができる。

次に、この実施例に係るスタータ２の制御を、図１のフローチャートに基づいて説明する。
図１に示すように、制御手段２１のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、車両が停止か否かを判断し（ステップＡ０２）、このステップＡ０２がＮＯの場合には、この判断を継続する。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、エンジン停止条件が成立してアイドルストップになったか否かを判断する（ステップＡ０３）。
このステップＡ０３がＹＥＳの場合には、マグネットスイッチ８をオン（通電）とし（ステップＡ０４）、また、ステッパモータ２４を作動し（ステップＡ０５）、その後、マグネットスイッチ８をオフ（非通電）とする（ステップＡ０６）。
そして、エンジン１の再始動条件が成立したか否かを判断する（ステップＡ０７）。
このステップＡ０７がＮＯの場合には、ステッパモータ２４をそのまま維持して（ステップＡ０８）、再度、エンジン１の再始動条件が成立したか否かを判断する（ステップＡ０７）。
一方、このステップＡ０７がＹＥＳの場合には、マグネットスイッチ８をオン（通電）とし（ステップＡ０９）、ステッパモータ２４を解除し（ステップＡ１０）、そして、スタータモータ６をオンしてエンジン１を始動する（ステップＡ１１）。
このステップＡ１１の処理後、又は、前記ステップＡ０３がＮＯの場合には、プログラムをエンドとする（ステップＡ１２）。
これにより。アーム１８がピニオン１２を押し出して、リングギヤ４に噛み合ってエンジン１が回転し、エンジン１の再始動時には、この動作が繰り返される。

次いで、この実施例に係るスタータ２の制御を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、エンジン１がアイドルストップ状態になって、マグネットスイッチ８をオン（通電）とし（時間ｔ１）、ステッパモータ２４がマグネットスイッチ８のプランジャ１５を保持したら、マグネットスイッチ８をオフ（非通電）とし（時間ｔ２）、そして、エンジン１の再始動で始動指令があると（時間ｔ３）、マグネットスイッチ８及びスタータモータ２４をオン（通電）とし、このとき、エンジン回転数が直ちに高くなり始め、そして、スタータモータ６をオフ（非通電）とし（時間ｔ４）、その直後に、マグネットスイッチ８をオフ（非通電）とする（時間ｔ５）。つまり、リングギヤ４とピニオン１２とが噛み合った状態なので、マグネットスイッチ８をオン（通電）してからステッパモータ２４をオン（通電）するまでの待ち時間を設ける必要がない。
これにより、図９の従来の場合に比較して、エンジン回転数の立ち上がりを速くして、エンジン１の始動時間を短縮することができ、しかも、電力消費を抑えることができる。

この発明のスタータは、各種車両のエンジンに適用可能である。

１エンジン
２スタータ
４リングギヤ
６スタータモータ
８マグネットスイッチ
１０スタータモータ軸
１２ピニオン
１４スイッチ軸
１５プランジャ
１８アーム
２１制御手段
２２カム
２３カム軸
２４ステッパモータ
２５ステッパモータ軸

Claims

エンジンのリングギヤと、このリングギヤとピニオンとが噛み合った状態で前記リングギヤヘ回転を伝達するスタータモータとを備え、前記ピニオンとマグネットスイッチのプランジャとをアームで連結し、前記マグネットスイッチに通電することにより前記リングギヤと前記ピニオンとが噛み合い、前記マグネットスイッチを非通電にすることにより前記リングギヤと前記ピニオンとの噛み合いを解除するスタータにおいて、前記マグネットスイッチのプランジャにカムを配置し、このカムのカム軸にステッパモータを連結し、前記リングギヤと前記ピニオンとが噛み合った状態で前記マグネットスイッチのプランジャを前記カムにより保持するように前記ステッパモータを駆動することを特徴とするスタータ。
エンジンのリングギヤと、このリングギヤとピニオンとが噛み合った状態で前記リングギヤヘ回転を伝達するスタータモータとを備え、前記ピニオンとマグネットスイッチのプランジャとをアームで連結し、前記マグネットスイッチに通電することにより前記リングギヤと前記ピニオンとが噛み合い、前記マグネットスイッチを非通電にすることにより前記リングギヤと前記ピニオンとの噛み合いを解除するスタータにおいて、ステッパモータを設け、このステッパモータのステッパモータ軸が移動することにより前記リングギヤと前記ピニオンとが噛み合った状態で前記マグネットスイッチのプランジャを保持することを特徴とするスタータ。