JP2015102031A

JP2015102031A - Engine starting device

Info

Publication number: JP2015102031A
Application number: JP2013243504A
Authority: JP
Inventors: 長田　正彦; Masahiko Osada; 正彦長田; 拓三向井; Takuzo Mukai; 向井　　拓三; 鈴木　秀明; Hideaki Suzuki; 秀明鈴木; 蛭間　淳之; Atsuyuki Hiruma; 淳之蛭間
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-06-04

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine starting device 1 capable of improving mountability by miniaturization of a pinion extruding mechanism.SOLUTION: A pinion extruding mechanism has a stator 12 forming a stator magnetic pole by current application to an excitation coil 12b, and a plunger 13 helical-spline fitted to an outer periphery of a shaft 4. The plunger 13 has a protruding tooth 13a on an outer periphery in a radial direction, and a center of the plunger is offset to an anti-ring gear side with respect to the center of magnetism of the stator 12. During starting of an engine, a motor 2 is slowly rotated by frequency control of an inverter, and then, electric current is applied to the excitation coil 12b, and thereby, propulsive force in an axial direction is generated in the plunger 13. The plunger 13 is moved to an anti-motor direction by resultant force of the propulsive force and magnetic attraction force of the stator 12 acting on the plunger 13, and thereby, a pinion 6 is integrally extruded with a clutch 5 through a pinion extruding member 14 so as to be meshed with a ring gear 10.

Description

本発明は、交流モータを搭載するエンジン始動装置に関する。 The present invention relates to an engine starter equipped with an AC motor.

従来、エンジン始動用のスタータでは、電磁スイッチの吸引力によりシフトレバーを駆動してピニオンをエンジンのリングギヤ側へ押し出す方式（ピニオン飛び込み式と呼ばれることがある）が知られている。しかし、このピニオン飛び込み式スタータは、電磁スイッチの軸心とスタータモータの軸心とが平行に配置される二軸構成となる。つまり、電磁スイッチがスタータモータの径方向外側に配置されるため、スタータの搭載スペースを確保することが困難である。
これに対し、電磁スイッチをシャフトの外周に配置した同軸型のスタータが公知である（特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a starter for starting an engine is known in which a shift lever is driven by an attractive force of an electromagnetic switch to push a pinion toward the ring gear side of the engine (sometimes called a pinion jumping type). However, this pinion dive starter has a two-axis configuration in which the axis of the electromagnetic switch and the axis of the starter motor are arranged in parallel. That is, since the electromagnetic switch is disposed on the outer side in the radial direction of the starter motor, it is difficult to secure a starter mounting space.
On the other hand, a coaxial starter in which an electromagnetic switch is arranged on the outer periphery of a shaft is known (see Patent Document 1).

特許第３２２３１１９号公報Japanese Patent No. 3223119

ところが、特許文献１に開示された従来技術では、ピニオンを押し出す際にシフトレバーによる「てこの原理」を利用することなく、電磁スイッチの吸引力のみでピニオンを押し出す必要がある。この構成では、ピニオンの押し出し力を確保するためにコイルスペースが大きくなるため、搭載上の制約を受ける。
また、ピニオンの押し出し力をコントロールできない、言い換えると、ピニオンをゆっくりと押し出すことができないため、リングギヤとの噛み合い音が大きくなる問題もある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、ピニオンをリングギヤに噛み合わせるためのピニオン押出機構を小型化して搭載性の向上を図ると共に、ピニオンとリングギヤとの噛み合い音を低減できるエンジン始動装置を提供することにある。 However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, it is necessary to push out the pinion only by the attractive force of the electromagnetic switch without using the “lever principle” by the shift lever when pushing out the pinion. In this configuration, the coil space is increased in order to ensure the pushing force of the pinion, and thus there are restrictions on mounting.
In addition, the push-out force of the pinion cannot be controlled, in other words, since the pinion cannot be pushed out slowly, there is a problem that the engagement noise with the ring gear becomes large.
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to reduce the size of the pinion extrusion mechanism for meshing the pinion with the ring gear to improve the mountability, and to improve the mountability. Another object of the present invention is to provide an engine starter that can reduce the meshing noise.

本発明は、インバータにより回転数および通電電流を独立に制御可能な交流モータと、この交流モータに駆動されて回転するシャフトと、このシャフトの軸上を移動可能に配置されるピニオンと、このピニオンをエンジンのリングギヤに噛み合わせるためのピニオン押出機構とを備えるエンジン始動装置であって、ピニオン押出機構は、ステータコアに励磁コイルを巻回して構成され、励磁コイルへの通電によりステータコアが磁化されて磁極（以下、ステータ磁極と呼ぶ）を形成するステータと、シャフトの外周にヘリカルスプライン嵌合してステータの内周を軸方向に移動可能に配置され、且つ、径方向の外周に突歯を有するプランジャと、このプランジャがシャフト上をリングギヤ側へ移動する際に、そのプランジャの移動をピニオンに伝達してピニオンを押し出すピニオン押出部材とを備え、ステータ磁極の軸方向の中心を磁気中心と呼び、プランジャの軸方向の中心をプランジャ中心と呼ぶ時に、プランジャは、ステータの磁気中心に対しプランジャ中心が軸方向の反リングギヤ側へオフセットして配置されていることを特徴とする。 The present invention relates to an AC motor that can independently control the rotational speed and energization current by an inverter, a shaft that is driven by the AC motor to rotate, a pinion that is movably disposed on the shaft of the shaft, and the pinion And a pinion push-out mechanism for meshing with a ring gear of the engine. (Hereinafter, referred to as a stator magnetic pole), a plunger that is helically splined to the outer periphery of the shaft, is arranged to be movable in the axial direction on the inner periphery of the stator, and has a protruding tooth on the outer periphery in the radial direction When this plunger moves on the ring gear side on the shaft, the movement of the plunger is a pinion A pinion pusher member that transmits and pushes out the pinion, and when the axial center of the stator magnetic pole is called the magnetic center and the axial center of the plunger is called the plunger center, the plunger is the plunger center relative to the stator magnetic center. Is arranged offset to the axially opposite ring gear side.

本発明のエンジン始動装置は、ステータの磁気中心とプランジャ中心とが軸方向にオフセットしているので、励磁コイルへの通電により電磁石が形成されると、その電磁石の吸引力（プランジャを軸方向に吸引する力）がプランジャに作用する。
また、プランジャの外周に突歯が形成されているため、励磁コイルへの通電によりステータ磁極が形成されると、そのステータ磁極とプランジャの突歯との間にリラクタンストルクが発生し、そのリラクタンストルクがプランジャの回転抑止力として働く。この状態（プランジャの回転が抑止された状態）でモータに通電してシャフトを回転させると、シャフトに形成されたヘリカルスプラインのねじれ角に沿ってプランジャに軸方向の推進力が発生する。これらの合力（電磁石の吸引力＋ヘリカルスプラインの作用による推進力）がプランジャをリングギヤ側へ移動させる推進力となる。このため、電磁スイッチの吸引力だけでプランジャを押し出す従来技術（特許文献１の方式）と比較して、励磁コイルの巻線スペースを小さくでき、結果的にピニオン押出機構の小型化を図ることが可能である。 In the engine starter of the present invention, since the magnetic center of the stator and the plunger center are offset in the axial direction, when an electromagnet is formed by energizing the exciting coil, the attracting force of the electromagnet (the plunger in the axial direction). (Suction force) acts on the plunger.
In addition, since the projecting tooth is formed on the outer periphery of the plunger, when the stator magnetic pole is formed by energizing the exciting coil, a reluctance torque is generated between the stator magnetic pole and the projecting tooth of the plunger. Acts as a rotation deterrent. When the shaft is rotated by energizing the motor in this state (state where the rotation of the plunger is suppressed), an axial propulsive force is generated in the plunger along the helical angle of the helical spline formed on the shaft. These resultant forces (electromagnetic attraction force + propulsive force due to the action of the helical spline) become the propulsive force that moves the plunger toward the ring gear. For this reason, it is possible to reduce the winding space of the exciting coil as compared with the conventional technique (the method of Patent Document 1) in which the plunger is pushed only by the attractive force of the electromagnetic switch, and as a result, the pinion extrusion mechanism can be downsized. Is possible.

実施例１に係るエンジン始動装置の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of an engine starter according to Embodiment 1. FIG. 実施例１に係るピニオン押出機構の横断面図である。3 is a cross-sectional view of the pinion extrusion mechanism according to Embodiment 1. FIG. 実施例１に係るピニオン押出機構の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a pinion extrusion mechanism according to Example 1. FIG. 実施例１に係るエンジン始動装置の作動フローチャートである。3 is an operation flowchart of the engine starting device according to the first embodiment. 実施例２に係るピニオン押出機構の縦断面図である。5 is a longitudinal sectional view of a pinion extrusion mechanism according to Embodiment 2. FIG. 実施例２に係るピニオン押出機構の縦断面図である。5 is a longitudinal sectional view of a pinion extrusion mechanism according to Embodiment 2. FIG. 実施例３に係るエンジン始動装置の縦断面図である。6 is a longitudinal sectional view of an engine starter according to Embodiment 3. FIG.

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。 The mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.

〔実施例１〕
図１に示すエンジン始動装置１は、インバータ駆動される交流モータ２と、減速機３を介してモータ２のトルクが伝達されるシャフト４と、シャフト４の軸上に配置されるクラッチ５及びピニオン６と、後述するピニオン押出機構等より構成される。
モータ２は、例えば、三相の電機子巻線を有する固定子（図示せず）と、回転子軸７を有する回転子（図示せず）とを備え、インバータ（図示せず）より電機子巻線に三相交流を印加して回転磁界を発生させることにより、回転子が回転磁界に吸引されて回転する。回転子は、鉄心に永久磁石を埋設した永久磁石埋設型、あるいは鉄心の外周に突極を形成する突極型などを採用できる。
インバータ（図示せず）は、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作により直流電力を交流電力に変換して電機子巻線に印加する周知の電力変換装置であり、モータ２の回転数および通電電流を独立に制御できる。 [Example 1]
The engine starter 1 shown in FIG. 1 includes an AC motor 2 driven by an inverter, a shaft 4 to which torque of the motor 2 is transmitted via a speed reducer 3, a clutch 5 and a pinion disposed on the shaft 4 6 and a pinion extrusion mechanism described later.
The motor 2 includes, for example, a stator (not shown) having a three-phase armature winding and a rotor (not shown) having a rotor shaft 7, and an armature from an inverter (not shown). By applying a three-phase alternating current to the winding to generate a rotating magnetic field, the rotor is attracted to the rotating magnetic field and rotates. As the rotor, a permanent magnet embedded type in which a permanent magnet is embedded in an iron core or a salient pole type in which a salient pole is formed on the outer periphery of the iron core can be adopted.
The inverter (not shown) is a well-known power conversion device that converts DC power into AC power by applying ON / OFF operations of switching elements such as IGBTs and MOS-FETs, and applies the AC power to the armature winding. The rotation speed and energization current can be controlled independently.

シャフト４は、図示左側の端部が軸受８を介してスタータハウジング９に支持され、図示右側の端部が減速機３を介してモータ２の回転子軸７に連結される。
減速機３は、例えば、複数の遊星歯車３ａを有する周知の遊星歯車減速機であり、遊星歯車３ａの公転運動が遊星キャリア３ｂを介してシャフト４に伝達される。
クラッチ５は、シャフト４の外周にヘリカルスプライン嵌合して配置される。このクラッチ５は、シャフト４の回転をピニオン６に伝達する一方、エンジンの始動によりピニオン６の回転速度がシャフト４の回転速度を上回った時に、ピニオン６の回転がシャフト４に伝達されることを遮断する一方向クラッチである。
ピニオン６は、クラッチ５の反モータ側（図示左側）に配置され、クラッチ５と一体にシャフト４の軸上を反モータ方向へ移動してエンジンのリングギヤ１０に噛み合うことができる。ピニオン６の反クラッチ側には、ピニオン６を反リングギヤ方向（図示右方向）へ押し戻すためのスプリング１１が配設されている。 The shaft 4 is supported at its left end by a starter housing 9 via a bearing 8 and is connected at the right end by a speed reducer 3 to the rotor shaft 7 of the motor 2.
The speed reducer 3 is a known planetary gear speed reducer having a plurality of planetary gears 3a, for example, and the revolving motion of the planetary gears 3a is transmitted to the shaft 4 via the planetary carrier 3b.
The clutch 5 is disposed on the outer periphery of the shaft 4 by helical spline fitting. The clutch 5 transmits the rotation of the shaft 4 to the pinion 6, while the rotation of the pinion 6 is transmitted to the shaft 4 when the rotation speed of the pinion 6 exceeds the rotation speed of the shaft 4 by starting the engine. It is a one-way clutch that shuts off.
The pinion 6 is disposed on the counter-motor side (the left side in the figure) of the clutch 5, and can move in the direction of the counter-motor along the shaft 4 together with the clutch 5 to mesh with the ring gear 10 of the engine. A spring 11 for pushing back the pinion 6 in the counter ring gear direction (right direction in the figure) is disposed on the counter clutch side of the pinion 6.

続いて、本発明に係るピニオン押出機構について、図１と共に図２及び図３を参照して説明する。
ピニオン押出機構は、減速機３とクラッチ５との間に配置されるステータ１２と、クラッチ５より反ピニオン側でシャフト４の外周にヘリカルスプライン嵌合するプランジャ１３と、このプランジャ１３に連結されたピニオン押出部材１４とを有する。
ステータ１２は、例えば、図２に示すように、スタータハウジング９の内周に９０度間隔で４箇所にステータコア１２ａが配置されて、各ステータコア１２ａに励磁コイル１２ｂが巻回される。ステータコア１２ａは、突極を有し、この突極が励磁コイル１２ｂへの通電により磁化されてステータ磁極を形成する。 Next, the pinion extrusion mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3 together with FIG.
The pinion push-out mechanism is connected to a stator 12 disposed between the speed reducer 3 and the clutch 5, a plunger 13 that is helically splined to the outer periphery of the shaft 4 on the side opposite to the pinion from the clutch 5, and the plunger 13. And a pinion extruding member 14.
For example, as shown in FIG. 2, the stator 12 has four stator cores 12 a disposed at 90 ° intervals on the inner periphery of the starter housing 9, and an exciting coil 12 b is wound around each stator core 12 a. The stator core 12a has salient poles, and the salient poles are magnetized by energizing the exciting coil 12b to form stator magnetic poles.

プランジャ１３は、例えば、図２に示すように、径方向の外周に９０度間隔で４箇所に突歯１３ａが設けられ、この突歯１３ａがプランジャ１３の軸方向全長に渡って形成される。また、プランジャ１３は、図３に示すように、ステータ１２の磁気中心に対しプランジャ中心が軸方向の反リングギヤ側（図示右側）へオフセットして配置される。このオフセット量は、ピニオン６が静止状態（図１に示す状態）からリングギヤ１０に噛み合う位置まで移動する距離と同一である。なお、ステータ１２の磁気中心とは、ステータ磁極の軸方向の中心であり、プランジャ中心とは、プランジャ１３の軸方向の中心を言う。
ピニオン押出部材１４は、プランジャ１３がシャフト４上を反モータ方向（図１の左方向）へ移動する際に、そのプランジャ１３の移動をクラッチ５に伝達して、ピニオン６をクラッチ５と共にリングギヤ１０側へ押し出す働きを有する。 For example, as shown in FIG. 2, the plunger 13 is provided with protruding teeth 13 a at four positions on the outer periphery in the radial direction at intervals of 90 degrees, and the protruding teeth 13 a are formed over the entire axial length of the plunger 13. Further, as shown in FIG. 3, the plunger 13 is disposed with the plunger center offset from the magnetic center of the stator 12 toward the axially opposite ring gear side (right side in the drawing). This offset amount is the same as the distance that the pinion 6 moves from the stationary state (the state shown in FIG. 1) to the position where it engages with the ring gear 10. The magnetic center of the stator 12 is the center of the stator magnetic pole in the axial direction, and the plunger center is the center of the plunger 13 in the axial direction.
The pinion pushing member 14 transmits the movement of the plunger 13 to the clutch 5 when the plunger 13 moves on the shaft 4 in the counter-motor direction (left direction in FIG. 1). Extrudes to the side.

次に、エンジン始動装置１の作動を図４に示すフローチャートを基に説明する。
ここでは、例えば、交差点での信号停止時にエンジンを自動停止させるためのアイドリングストップが実施された後、エンジンの再始動要求が発生した時に、ピニオン６をリングギヤ１０に噛み合せるまでの手順を説明する。なお、図４に示すフローチャートには、各処理にＳ番号（Ｓ１〜Ｓ８）を付している。
まず、Ｓ１で始動モードを判定する。この始動モードには、以下の三つのモード（１）、（２）、（３）が設定され、エンジン回転数Ｎｅに応じて判定される。
モード（１）…Ｎｅ≧２００ｒｐｍ
モード（２）…０＜Ｎｅ＜２００ｒｐｍ
モード（３）…Ｎｅ＝０ｒｐｍ
つまり、モード（１）と（２）は、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の再始動要求が発生した場合であり、モード（３）はエンジンが完全に停止した状態で再始動要求が発生した場合である。 Next, the operation of the engine starter 1 will be described based on the flowchart shown in FIG.
Here, for example, a procedure until the pinion 6 is engaged with the ring gear 10 when an engine restart request is generated after an idling stop for automatically stopping the engine at a signal stop at an intersection will be described. . In the flowchart shown in FIG. 4, S numbers (S1 to S8) are given to the respective processes.
First, the start mode is determined in S1. The following three modes (1), (2), and (3) are set as the start mode, and the determination is made according to the engine speed Ne.
Mode (1): Ne ≧ 200 rpm
Mode (2): 0 <Ne <200 rpm
Mode (3): Ne = 0rpm
In other words, modes (1) and (2) are when the engine restart request is generated during inertial rotation until the engine is completely stopped, and mode (3) is restarted with the engine completely stopped. This is when a start request is generated.

Ｓ１でモード（１）と判定された場合は、エンジン回転数Ｎｅが高いと判断できるので、この時点でピニオン６を押し出してリングギヤ１０に噛み合せると、噛み合い時の衝撃が大きくなる。あるいは、リングギヤ１０の回転数が低下するまでは、ピニオン６がリングギヤ１０の側面に当接したままリングギヤ１０との噛み合いが成立しないこともある。そこで、モード（１）の場合は、ピニオン６を押し出す前にモータ２への通電を行い、ピニオン６の回転速度を高めた状態でピニオン６の押し出しを行う。すなわち、図４のＳ２でモータ２への通電を行い、Ｓ３でインバータの周波数制御によりモータ２を高速回転させる。その後、Ｓ４でステータ１２の励磁コイル１２ｂに通電する。 If the mode (1) is determined in S1, it can be determined that the engine speed Ne is high. Therefore, if the pinion 6 is pushed out and engaged with the ring gear 10 at this time, the impact at the time of engagement increases. Alternatively, until the rotational speed of the ring gear 10 decreases, the meshing with the ring gear 10 may not be established while the pinion 6 is in contact with the side surface of the ring gear 10. Therefore, in the mode (1), the motor 2 is energized before the pinion 6 is pushed out, and the pinion 6 is pushed out while the rotational speed of the pinion 6 is increased. That is, power is supplied to the motor 2 in S2 of FIG. 4, and the motor 2 is rotated at a high speed by frequency control of the inverter in S3. Thereafter, in S4, the exciting coil 12b of the stator 12 is energized.

励磁コイル１２ｂに通電してステータ磁極が形成されると、プランジャ１３に磁気吸引力が作用するため、ステータ１２の磁気中心とプランジャ中心とのオフセット量（図３参照）だけプランジャ１３がシャフト４上を反モータ方向へ移動する。
なお、励磁コイル１２ｂへの通電により、ステータ磁極とプランジャ１３の突歯１３ａとの間にリラクタンストルクが発生し、そのリラクタンストルクがプランジャ１３の回転を抑制する回転抑止力として働くが、シャフト４がモータ２に駆動されて回転するので、プランジャ１３は回転抑止力に抗してシャフト４上を移動する。
このプランジャ１３の移動により、ピニオン押出部材１４を介してピニオン６がクラッチ５と一体に押し出されて惰性回転中のリングギヤ１０に噛み合う。 When the exciting coil 12b is energized to form a stator magnetic pole, a magnetic attractive force acts on the plunger 13, so that the plunger 13 is placed on the shaft 4 by an offset amount (see FIG. 3) between the magnetic center of the stator 12 and the plunger center. Move in the direction opposite to the motor.
The reluctance torque is generated between the stator magnetic pole and the teeth 13a of the plunger 13 by energizing the exciting coil 12b, and the reluctance torque acts as a rotation deterring force that suppresses the rotation of the plunger 13, but the shaft 4 is a motor. The plunger 13 moves on the shaft 4 against the rotation deterring force.
By the movement of the plunger 13, the pinion 6 is pushed together with the clutch 5 through the pinion pushing member 14 and meshes with the ring gear 10 that is rotating by inertia.

Ｓ１でモード（２）と判定された場合は、エンジン回転数Ｎｅが２００ｒｐｍより低いので、ピニオン６を押し出す前にモータ通電を行う必要はない。つまり、ピニオン6の回転を上げる必要はないので、図４のＳ５でステータ１２の励磁コイル１２ｂに通電する。この励磁コイル１２ｂへの通電により、ステータ１２の磁気吸引力がプランジャ１３に作用するため、ステータ１２の磁気中心とプランジャ中心とのオフセット量だけプランジャ１３がシャフト４上を反モータ方向へ移動する。この時、上記モード（１）の場合と同様に、リラクタンストルクがプランジャ１３の回転抑止力として働くため、プランジャ１３は、シャフト４上をヘリカルスプラインのねじれ角に沿ってシャフト４上を移動する。
このプランジャ１３の移動により、ピニオン押出部材１４を介してピニオン６がクラッチ５と一体に押し出されて惰性回転中のリングギヤ１０に噛み合う。 When the mode (2) is determined in S1, the engine rotational speed Ne is lower than 200 rpm, and therefore it is not necessary to energize the motor before pushing out the pinion 6. That is, since it is not necessary to increase the rotation of the pinion 6, the energizing coil 12b of the stator 12 is energized in S5 of FIG. By energizing the exciting coil 12b, the magnetic attraction force of the stator 12 acts on the plunger 13, so that the plunger 13 moves on the shaft 4 in the anti-motor direction by an offset amount between the magnetic center of the stator 12 and the plunger center. At this time, since the reluctance torque works as the rotation restraining force of the plunger 13 as in the case of the mode (1), the plunger 13 moves on the shaft 4 along the helical angle of the helical spline.
By the movement of the plunger 13, the pinion 6 is pushed together with the clutch 5 through the pinion pushing member 14 and meshes with the ring gear 10 that is rotating by inertia.

Ｓ１でモード（３）と判定された場合は、エンジン回転数Ｎｅ＝０ｒｐｍであるため、モータ２をゆっくり回転させた状態でピニオン６を押し出してリングギヤ１０に噛み合せる。すなわち、図４のＳ６でモータ２への通電を行い、Ｓ７でインバータの周波数制御によりモータ２をゆっくり回転させる。その後、Ｓ８でステータ１２の励磁コイル１２ｂに通電する。この場合、リラクタンストルクによる回転抑止力がプランジャ１３に働く状態でシャフト４がモータ２に駆動されてゆっくり回転することにより、ヘリカルスプラインのねじれ角に沿ってプランジャ１３に軸方向の推進力が発生する。この推進力とプランジャ１３に作用するステータ１２の磁気吸引力との合力によりプランジャ１３がシャフト４上を反モータ方向へ移動する。
このプランジャ１３の移動により、ピニオン押出部材１４を介してピニオン６がクラッチ５と一体に押し出されてリングギヤ１０に噛み合う。なお、このモード（３）では、リングギヤ１０が惰性回転することなく停止している状態でピニオン６が押し出されるが、ピニオン６がリングギヤ１０に当接した後、噛み合い可能な位置まで回転することでリングギヤ１０との噛み合いが成立する。 If the mode (3) is determined in S1, the engine speed Ne = 0 rpm, and therefore the pinion 6 is pushed out and meshed with the ring gear 10 while the motor 2 is slowly rotated. That is, power is supplied to the motor 2 in S6 of FIG. 4, and the motor 2 is slowly rotated by frequency control of the inverter in S7. Thereafter, the exciting coil 12b of the stator 12 is energized at S8. In this case, when the shaft 4 is driven by the motor 2 and rotates slowly in a state where the rotation restraining force due to the reluctance torque acts on the plunger 13, an axial propulsive force is generated on the plunger 13 along the helical angle of the helical spline. . Due to the resultant force of this propulsive force and the magnetic attractive force of the stator 12 acting on the plunger 13, the plunger 13 moves on the shaft 4 in the counter-motor direction.
By the movement of the plunger 13, the pinion 6 is pushed together with the clutch 5 through the pinion pushing member 14 and meshes with the ring gear 10. In this mode (3), the pinion 6 is pushed out while the ring gear 10 is stopped without inertial rotation. After the pinion 6 abuts the ring gear 10, the pinion 6 is rotated to a position where it can be engaged. Engagement with the ring gear 10 is established.

〔実施例１の作用および効果〕
実施例１のエンジン始動装置１は、ステータ１２の磁気中心とプランジャ中心とが軸方向にオフセットしているので、励磁コイル１２ｂへの通電によりステータ磁極が形成されると、ステータ１２の磁気吸引力がプランジャ１３に作用する。
また、プランジャ１３の外周に突歯１３ａが形成されているので、ステータ磁極とプランジャ１３の突歯１３ａとの間にリラクタンストルクが発生し、そのリラクタンストルクがプランジャ１３の回転抑止力として働く。この状態（プランジャ１３の回転が抑止された状態）でモータ２をゆっくり回転させると、シャフト４に形成されたヘリカルスプラインのねじれ角に沿ってプランジャ１３に軸方向の推進力が発生する。 [Operation and Effect of Example 1]
In the engine starting device 1 according to the first embodiment, the magnetic center of the stator 12 and the plunger center are offset in the axial direction. Therefore, when the stator magnetic pole is formed by energizing the exciting coil 12b, the magnetic attractive force of the stator 12 is increased. Acts on the plunger 13.
Further, since the protruding teeth 13 a are formed on the outer periphery of the plunger 13, a reluctance torque is generated between the stator magnetic pole and the protruding teeth 13 a of the plunger 13, and the reluctance torque acts as a rotation inhibiting force of the plunger 13. When the motor 2 is slowly rotated in this state (a state in which the rotation of the plunger 13 is suppressed), an axial propulsive force is generated in the plunger 13 along the helical angle of the helical spline formed on the shaft 4.

上記の推進力とステータ１２の磁気吸引力との合力がプランジャ１３をリングギヤ１０側へ移動させる推進力となる。この場合、ステータ１２の磁気吸引力だけでプランジャ１３を移動させる必要がないので、従来技術（特許文献１）と比較して励磁コイル１２ｂの巻線スペースを小さくできる。その結果、ピニオン押出機構の小型化を図ることができるので、エンジン始動装置１の搭載性が向上する。また、モータ２をゆっくり回転させることで、ピニオン６とリングギヤ１０との噛み合い時に生じる衝撃を小さくできるので、静粛性の点でも有利である。なお、モータ２をゆっくり回転させる場合は、モータ２への通電電流を最小限に抑制することで、省電力化に寄与できる。 The resultant force of the propulsive force and the magnetic attractive force of the stator 12 becomes the propulsive force that moves the plunger 13 toward the ring gear 10 side. In this case, since it is not necessary to move the plunger 13 only by the magnetic attraction force of the stator 12, the winding space of the exciting coil 12b can be reduced as compared with the prior art (Patent Document 1). As a result, the pinion extrusion mechanism can be reduced in size, and the mountability of the engine starter 1 is improved. Further, since the motor 2 is rotated slowly, the impact generated when the pinion 6 and the ring gear 10 are engaged with each other can be reduced, which is advantageous in terms of quietness. In addition, when rotating the motor 2 slowly, it can contribute to a power saving by suppressing the energization current to the motor 2 to the minimum.

以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品あるいは同一機能を有するものは、実施例１と同一の符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
〔実施例２〕
この実施例２は、プランジャ１３の外周に設けられる突歯１３ａの高さをテーパ状に傾斜させた事例である。具体的には、図５に示すように、軸方向の右端から左端に向かって突歯１３ａの高さが次第に小さくなるように傾斜している。この構成によれば、プランジャ１３がシャフト４上を反モータ方向（図示左方向）へ移動するに連れて、プランジャ１３に作用する回転抑止力が減少するため、回転ロスを小さくできる効果がある。
なお、突歯１３ａの高さをテーパ状に傾斜させる場合に、図５とは逆向き、つまり、図６に示すように、軸方向の左端から右端に向かって突歯１３ａの高さが次第に小さくなるように傾斜する形状でも同様の効果を得ることができる。 Hereinafter, other embodiments according to the present invention will be described.
In addition, the same code | symbol as Example 1 is provided to the part which has the same function as Example 1, or the same function, The detailed description is abbreviate | omitted.
[Example 2]
The second embodiment is an example in which the height of the protruding teeth 13a provided on the outer periphery of the plunger 13 is inclined in a tapered shape. Specifically, as shown in FIG. 5, the height of the protruding teeth 13 a is gradually inclined from the right end in the axial direction toward the left end. According to this configuration, as the plunger 13 moves on the shaft 4 in the counter-motor direction (the left direction in the drawing), the rotation deterring force acting on the plunger 13 is reduced, so that the rotation loss can be reduced.
When the height of the protruding teeth 13a is inclined in a tapered shape, the height of the protruding teeth 13a gradually decreases in the direction opposite to that shown in FIG. 5, that is, as shown in FIG. 6, from the left end to the right end in the axial direction. A similar effect can be obtained even in such an inclined shape.

〔実施例３〕
この実施例３は、図７に示すように、ステータ１２の励磁コイル１２ｂとモータ２の電機子巻線（図示せず）とを直列に接続した事例である。この場合、一つの制御回路で励磁コイル１２ｂへの通電とモータ２への通電とを関係させて制御できるので、制御系統の簡素化および低コスト化を図ることが可能である。 Example 3
The third embodiment is an example in which the exciting coil 12b of the stator 12 and the armature winding (not shown) of the motor 2 are connected in series as shown in FIG. In this case, since it is possible to control the energization of the exciting coil 12b and the energization of the motor 2 with a single control circuit, it is possible to simplify the control system and reduce the cost.

１エンジン始動装置
２交流モータ
４シャフト
６ピニオン
１０リングギヤ
１２ステータ（ピニオン押出機構）
１２ａステータコア
１２ｂ励磁コイル
１３プランジャ（ピニオン押出機構）
１３ａプランジャの突歯
１４ピニオン押出部材（ピニオン押出機構） 1 Engine Starter 2 AC Motor 4 Shaft 6 Pinion 10 Ring Gear 12 Stator (Pinion Extrusion Mechanism)
12a Stator core 12b Excitation coil 13 Plunger (Pinion extrusion mechanism)
13a Plunger teeth 14 Pinion extrusion member (pinion extrusion mechanism)

Claims

インバータにより回転数および通電電流を独立に制御可能な交流モータ（２）と、
この交流モータ（２）に駆動されて回転するシャフト（４）と、
このシャフト（４）の軸上を移動可能に配置されるピニオン（６）と、
このピニオン（６）をエンジンのリングギヤ（１０）側へ押し出すためのピニオン押出機構とを備えるエンジン始動装置（１）であって、
前記ピニオン押出機構は、
ステータコア（１２ａ）に励磁コイル（１２ｂ）を巻回して構成され、前記励磁コイル（１２ｂ）への通電により前記ステータコア（１２ａ）が磁化されて磁極（以下、ステータ磁極と呼ぶ）を形成するステータ（１２）と、
前記シャフト（４）の外周にヘリカルスプライン嵌合して前記ステータ（１２）の内周を軸方向に移動可能に配置され、且つ、径方向の外周に突歯（１３ａ）を有するプランジャ（１３）と、
このプランジャ（１３）が前記シャフト（４）上を前記リングギヤ（１０）側へ移動する際に、そのプランジャ（１３）の移動を前記ピニオン（６）に伝達して前記ピニオン（６）を押し出すピニオン押出部材（１４）とを備え、
前記ステータ磁極の軸方向の中心を磁気中心と呼び、前記プランジャ（１３）の軸方向の中心をプランジャ中心と呼ぶ時に、
前記プランジャ（１３）は、前記ステータ（１２）の磁気中心に対し前記プランジャ中心が軸方向の反リングギヤ側へオフセットして配置されていることを特徴とするエンジン始動装置。 An AC motor (2) capable of independently controlling the rotational speed and energization current by an inverter;
A shaft (4) driven and rotated by the AC motor (2);
A pinion (6) arranged movably on the axis of the shaft (4);
An engine starter (1) comprising a pinion pushing mechanism for pushing out the pinion (6) to the ring gear (10) side of the engine,
The pinion extrusion mechanism is
The stator (12a) is formed by winding an exciting coil (12b), and the stator core (12a) is magnetized by energizing the exciting coil (12b) to form a magnetic pole (hereinafter referred to as a stator magnetic pole). 12)
A plunger (13) having a helical spline fit on the outer periphery of the shaft (4) and arranged to be movable in the axial direction on the inner periphery of the stator (12), and having a projecting tooth (13a) on the outer periphery in the radial direction; ,
When the plunger (13) moves on the shaft (4) toward the ring gear (10), the movement of the plunger (13) is transmitted to the pinion (6) to push out the pinion (6) An extrusion member (14),
When the axial center of the stator magnetic pole is called a magnetic center and the axial center of the plunger (13) is called a plunger center,
The engine starter according to claim 1, wherein the plunger (13) is arranged such that the plunger center is offset from the magnetic center of the stator (12) toward the side opposite the ring gear in the axial direction.

請求項１に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記プランジャ（１３）は、軸方向の一端から他端に向かって前記突歯（１３ａ）の高さが次第に大きくまたは小さくなるように傾斜していることを特徴とするエンジン始動装置。 The engine starter (1) according to claim 1,
The engine starter characterized in that the plunger (13) is inclined so that the height of the protrusion (13a) gradually increases or decreases from one axial end to the other end.

請求項１または２に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記エンジンを自動停止させるアイドリングストップが実施された後、前記エンジンを再始動させるための再始動要求が発生した時に、エンジン回転数（Ｎｅ）に応じて前記交流モータ（２）への通電と前記励磁コイル（１２ｂ）への通電とを独立に制御することを特徴とするエンジン始動装置。 Engine starter (1) according to claim 1 or 2,
After the idling stop for automatically stopping the engine is performed, when a restart request for restarting the engine is generated, energization to the AC motor (2) according to the engine speed (Ne) and the An engine starter characterized by independently controlling energization to the exciting coil (12b).

請求項１または２に記載したエンジン始動装置（１）において、
前記交流モータ（２）の電機子巻線と前記ステータ（１２）の励磁コイル（１２ｂ）とを直列に接続したことを特徴とするエンジン始動装置。 Engine starter (1) according to claim 1 or 2,
An engine starter characterized in that an armature winding of the AC motor (2) and an exciting coil (12b) of the stator (12) are connected in series.