JP2019065792A

JP2019065792A - スタータ用電磁スイッチ装置およびスタータ

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Publication number: JP2019065792A
Application number: JP2017193235A
Authority: JP
Inventors: 拓磨小野; Takuma Ono; 亀井　光一郎; Koichiro Kamei; 光一郎亀井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-10-03
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-10-03
Also published as: JP6385544B1; CN109599299B; DE102018205988B4; DE102018205988A1; CN109599299A

Abstract

【課題】リングギヤの端面の損傷を抑制することができるスタータ用電磁スイッチ装置を得ること【解決手段】主電気回路に設けられた主電気接点と、起動電気回路に設けられた起動電気接点と、主電気接点または起動電気接点と接触、離間して、主電気回路または起動電気回路を開閉する可動接点と、起動電気回路から分岐された吸引保持コイルと、離間して対向する固定鉄心とプランジャと、固定鉄心の端面からプランジャの方向に一端が突出し、他端で可動接点に取り付けられたロッドとを備え、プランジャにレバーを介して連結されたピニオンが、エンジンに設けられたリングギヤの端面で当接されたとき、可動接点が主電気接点および起動電気接点を開路する位置に、プランジャの変位を規制する変位規制機構部を備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンを始動するスタータ用電磁スイッチ装置、およびスタータ用電磁スイッチ装置を備えたスタータに関するものである。

従来のスタータ用電磁スイッチ装置では、以下の動作を経過して、エンジンを始動することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
（１）バッテリから起動電気回路に電流が流れると、吸引保持コイルに発生する起磁力を利用して、プランジャが変位する。
（２）プランジャに連結されたレバーを介して、プランジャの変位に連動して、ピニオンがリングギヤに向かって接近する。
（３）同時に、起動電気回路を介して電流がモータに供給され、ピニオンが回転する。
（４）ピニオンの歯がリングギヤの歯と歯との間の入り込む位置までピニオンを緩やかに回転させて、ピニオンの歯とリングギヤの歯が噛み合わされる。
（５）ピニオンの歯とリングギヤの歯が完全に噛合うと、プランジャの変位に連動して、電気的な接点が起動電気回路から主電気回路に切り替わる。
（６）バッテリから主電気回路を介して、電流がモータに供給される。電気回路が主電気回路に切り替わることで、モータはフル回転され、リングギヤの回転に伴い、エンジンは始動される。

特表２００１−５０８８５５号公報

しかしながら、リングギヤの端面が損傷している場合、ピニオンを緩やかに回転させながら、ピニオンとリングギヤを接近させ、接触させても、ピニオンをリングギヤに噛み合わせることができない。その場合、プランジャに内蔵されたレバーバネをたわますことによって、可動鉄心を変位させ、ピニオンの歯とリングギヤの歯が噛み合わないまま、主電気回路に切り替える。主電気回路に切り替わることで、モータはフル回転される。モータのフル回転により、ピニオンとリングギヤの歯を強制的に噛合わせる。この切り替えは、電磁押込モードと呼ばれる。
電磁押込モードでは、ピニオンの歯とリングギヤの歯が噛み合わないままモータをフル回転させるため、リングギヤの端面上でピニオンが滑りながら回転して噛合い不良を起こすことがある。このとき、リングギヤの端面に大きな傷をつけることもある。リングギヤの端面に大きな傷をつけることで、さらに電磁押込みモードの発生頻度が増加し、噛合い不良の頻度も加速的に増加し得る。噛合い不良の増加で、リングギヤの端面の損傷は更に大きくなるため、リングギヤの寿命が短くなるといった問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、噛合い不良を増加し得る電磁押込モードを利用せずに、リングギヤの端面の損傷を抑制することができるスタータ用電磁スイッチ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るスタータ用電磁スイッチ装置は、バッテリとモータとが接続される主電気回路に設けられた主電気接点と、起動抵抗を介してバッテリとモータとが接続される起動電気回路に設けられた起動電気接点と、主電気接点または起動電気接点と接触、離間して、主電気回路または起動電気回路を開閉する可動接点と、起動電気回路から分岐された吸引保持コイルと、吸引保持コイルの内部で離間して対向する固定鉄心とプランジャと、固定鉄心を貫通して固定鉄心の端面からプランジャの方向に一端が突出し、他端で可動接点に取り付けられたロッドとを備え、プランジャにレバーを介して連結されたピニオンが、エンジンに設けられたリングギヤの端面で当接されたとき、可動接点が主電気接点および起動電気接点を開路する位置に、プランジャの変位を規制する変位規制機構部を備えたものである。

この発明に係るスタータ用電磁スイッチ装置によれば、ピニオンがリングギヤ端面を滑りながら回転する噛合い不良を起こさず、リングギヤの端面の損傷を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係るスタータの回路を概略的に示す構成図である。本発明の実施の形態１に係るプランジャの概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係るスタータのピニオンが離間位置に存在する時の部分断面図である。本発明の実施の形態１に係るスタータのピニオンが接触位置に存在する時の部分断面図である。本発明の実施の形態１に係るスタータのピニオンが噛込位置に存在する時の部分断面図である。本発明の実施の形態１に係るスタータのピニオンが異常時に接触位置に存在する時の部分断面図である。本発明の実施の形態１に係るスタータのピニオンが接触位置に存在し可動鉄心が変位する前の拡大部分断面図である。本発明の実施の形態１に係る別のプランジャの概略構成を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るスタータのピニオンが接触位置に存在する時の部分断面図である。本発明の実施の形態３に係るスタータのピニオンが接触位置に存在する時の部分断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るスタータの回路を概略的に示す構成図である。この発明の実施の形態１に係るスタータ１は、図１に示すように、バッテリ２、補助リレー３、スタータ用電磁スイッチ装置４、モータ５、ピニオン６、レバー７から構成されている。スタータ１は、エンジン８を始動させるための装置である。バッテリ２は、モータ５に電流を供給する。電流が供給されるとモータ５は回転し、モータ５に連結されたピニオン６も回転する。ピニオン６はレバー７の変位で移動し、エンジン８に連結されたリングギヤ９と噛合い、エンジン８を始動させる。

バッテリ２は、直流電源である。バッテリ２は、補助リレー３を介してスタータ用電磁スイッチ装置４と電気的に接続され、スタータ用電磁スイッチ装置４に電流を供給する。また、バッテリ２は、補助リレー３を介して、または補助リレー３を介さずにモータ５に電流を供給する。

二点鎖線で囲まれた補助リレー３は、スタータ用電磁スイッチ装置４のＯＮ、ＯＦＦの動作を切り替える。補助リレー３は、ドライバーからのキー操作やボタン操作に伴った始動信号を制御部（不図示）から得て、閉路される。補助リレー３が閉路されると、バッテリ２から補助リレー３を介してスタータ用電磁スイッチ装置４に電流が供給される。一方、補助リレー３が開路されると、スタータ用電磁スイッチ装置４への電流供給が停止される。

スタータ用電磁スイッチ装置４は、主に２つの機能を有する。第１の機能は、レバー７を変位させ、レバー７に連結されたピニオン６を変位させる機能である。第２の機能は、モータ５に電流を流す電気回路を、点線で囲まれた主電気回路１０と一点鎖線で囲まれた起動電気回路１１との間で切り替える機能である。２つの機能は、互いに連動して行われる。
図１において、破線で囲まれたスタータ用電磁スイッチ装置４は、主電気接点１２、起動電気接点１３、プランジャ１４、吸引保持コイル１５、起動抵抗１６、可動接点１７、ロッド１８、固定鉄心２３から構成されている。レバー７を変位させるプランジャ１４、主電気接点１２と起動電気接点１３とを切り替える可動接点１７、可動接点１７を変位させるロッド１８は、スタータ用電磁スイッチ装置４において、変位する部位である。
主電気接点１２と起動電気接点１３は、可動接点１７でＯＮ、ＯＦＦの動作が切り替えられる電気接点である。バッテリ２とモータ５とが接続される主電気回路１０は、主電気接点１２にて開閉される。モータ５の通常運転時に、主電気回路１０を通して、バッテリ２からモータ５に電流が流れる。起動抵抗１６を介してバッテリ２とモータ５とが接続される起動電気回路１１は、起動電気接点１３にて開閉される。モータ５の起動運転時に、起動電気回路１１を通して、バッテリ２からモータ５に電流が流れる。起動電気接点１３は、スタータ１が作動していない場合、およびモータ５の起動運転時に閉路される。スタータ用電磁スイッチ装置４の起動電気回路１１は、バッテリ２、補助リレー３およびモータ５を除いた部分から構成されているが、補助リレー３が含まれていても構わない。
吸引保持コイル１５は、起動電気回路１１から分岐して設けられるコイルである。電流が流れると、吸引保持コイル１５に起磁力が発生する。
プランジャ１４と固定鉄心２３は対向して設けられる。吸引保持コイル１５に発生した起磁力で、プランジャ１４は固定鉄心２３の方向に吸引される。固定鉄心２３は、強磁性体である鉄で作製され、ロッド１８が貫通するように、スタータ用電磁スイッチ装置４内に固定される。固定鉄心２３と対向する面を含む、プランジャ１４を構成する筐体も、強磁性体である鉄で作製される。この発明の実施の形態１では、起磁力を発生させるのは吸引保持コイル１５のみの構成としているが、これに限るものではない。起動抵抗１６を吸引保持コイル１５と同軸にコイル状に巻回し、起動抵抗１６でも発生させた起磁力で、プランジャ１４を吸引させてもよい。
ロッド１８は、一端がプランジャ１４の端面と対向し、他端で可動接点１７が取り付けられた棒状の剛体であり、例えば金属棒である。ロッド１８の一端は、固定鉄心２３を貫通して、固定鉄心２３の端面からプランジャ１４の方向に突出される。ロッド１８の突出した一端は、吸引されたプランジャ１４の端面と接触する。接触後、プランジャ１４の変位に伴い、ロッド１８、および可動接点１７は連動して変位する。

モータ５は、バッテリ２から供給される電流により回転し、エンジンを始動するための回転力を発生する。回転力は、モータ５に連結されたピニオン６を介して、エンジン８のリングギヤ９に伝達される。起動電気回路１１を介して電流が供給された場合、モータ５は緩やかに回転する。主電気回路１０を介して電流が供給された場合、モータ５はフル回転する。

ピニオン６は、モータ５の回転に応じて回転し、リングギヤ９と噛合うことで回転力をリングギヤ９に伝達する。ピニオン６は、ピニオン軸６ａに設置される。ピニオン６とリングギヤ９は、相互に噛合う歯を有した歯車の形態を有している。ピニオン６は、ピニオン６がリングギヤ９から離れている離間位置と、ピニオン６がリングギヤ９の端面に接触する接触位置と、ピニオン６がリングギヤ９に噛み込んだ噛込位置との間で変位する。

レバー７は、ほぼ中央部で回動自在に支持された機構部である。この支持された部位が支点となり、支点を中心として可動する。レバー７は、一端がプランジャ１４と連結される。他端は、ピニオン６が設置されたピニオン軸６ａに連結される。このような構成により、プランジャ１４の変位に連動して、ピニオン６は変位する。

スタータ１の異常時の動作に係る変位規制機構部を有したプランジャ１４の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るプランジャ１４の概略構成を示す断面図である。
プランジャ１４は、可動鉄心１９と、レバーバネ２０と、フック２１と、スリーブ２２から構成されている。可動鉄心１９は、強磁性体である鉄で作製され、内部が繰り抜かれた筒状の可動体である。フック２１は、フック本体部２１ａとフック先端部２１ｂとから構成され、フック本体部２１ａは、段差部２１ｃと接続部２１ｄを有する。可動鉄心１９の外部にフック本体部２１ａの接続部２１ｄが突出している。筒状のフック本体部２１ａは異なる外径を有し、段差部２１ｃとなる。フック本体部２１ａの先端部分が接続部２１ｄであり、この接続部２１ｄに、フック先端部２１ｂが連結される。このフック先端部２１ｂに、レバー７が連結される。レバーバネ２０は、コイル状のバネであり、コイルの内部にフック本体部２１ａを収める。レバーバネ２０は一端でフック本体部２１ａと、他端でスリーブ２２と接している。スリーブ２２は、可動鉄心１９の内部にレバーバネ２０とフック２１を収める蓋である。スリーブ２２は、可動鉄心１９の端部に圧入して固定される。スリーブ２２の可動鉄心１９の内部側の当接面２２ａは、フック本体部２１ａの段差部２１ｃと対向し、かつ当接する。フック２１は、レバーバネ２０のたわみに伴い変位するが、この変位は段差部２１ｃと当接面２２ａが当接することで規制される。この規制に係る機構が、実施の形態１における変位規制機構部となる。
プランジャ１４は以下の手順で組み立てられる。可動鉄心１９に、フック本体部２１ａ、レバーバネ２０を収め、スリーブ２２が可動鉄心１９の端部に圧入して固定される。可動鉄心１９の外部に突出した接続部２１ｄに、フック先端部２１ｂがネジ止め等により取り付けられ、プランジャ１４は完成する。
この発明の実施の形態１に係るスタータ１のフック２１は段差部２１ｃを有すため、可動鉄心１９から突出するフック本体部２１ａの外径は、従来のフックの外径より小さい。そのため、そのままのフック本体部２１ａの形状では、従来のレバー７を連結できない。フック２１を２分割して、フック本体部２１ａとフック先端部２１ｂとから構成し、接続部２１ｄにフック先端部２１ｂを連結することで、従来通りレバー７が連結できる構成としている。

次に、スタータ１の動作について説明する。スタータ１は、エンジン８が始動された時の通常時の動作と、エンジン８が始動されなかった時の異常時の動作の２つの動作を有する。最初に、図３から図５を用いて、通常時の動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係るスタータ１のピニオン６が離間位置に存在する時の部分断面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係るスタータ１のピニオン６が接触位置に存在する時の部分断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るスタータ１のピニオン６が噛込位置に存在する時の部分断面図である。

通常時の動作は、第１動作ステージと第２動作ステージに分けられる。第１動作ステージは、ピニオン６が離間位置から接触位置に変位し、ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間の入り込む位置に回転するまでである。つまり、図３から図４までが、第１動作ステージとなる。
第２動作ステージは、ピニオン６が接触位置から噛込位置に変位した後、主電気回路１０を閉路してエンジン８を始動させる回転力をリングギヤ９に伝達するまでである。つまり、図４から図５までが、第２動作ステージとなる。

まず、第１動作ステージについて説明する。
始動信号を得て補助リレー３が閉路されると、吸引保持コイル１５に、バッテリ２から電流が供給される。吸引保持コイル１５に流れる電流によって、吸引保持コイル１５に起磁力が発生し、プランジャ１４は固定鉄心２３の方向に吸引される。吸引保持コイル１５の内部に、プランジャ１４と固定鉄心２３が対向して設けられている。プランジャ１４の変位に伴い、レバー７を介して、ピニオン６はリングギヤ９の端面に向かって離間位置から接触位置へ変位する。
ピニオン６とリングギヤ９の端面とが接触し、ピニオン６とリングギヤ９の歯が噛合わない状態では、ピニオン６は接触位置から噛込位置に変位できない。可動接点１７で起動電気接点１３が閉路されているため、バッテリ２から起動電気回路１１を経由してモータ５に電流が供給され、モータ５は回転する。起動電気回路１１では、起動抵抗１６を経由するため、ピニオン６は緩やかに回転する。モータ５の回転に伴い、ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間の入り込む位置まで回転する。ここまでが、第１動作ステージとなる。

第２動作ステージについて説明する。
第１動作ステージにおいて、ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間に入り込む位置までピニオン６が回転したため、ピニオン６は接触位置から噛込位置に変位する。起磁力は発生し続けているため、プランジャ１４は固定鉄心２３の方向へ変位し続ける。よって、ピニオン６は噛込位置へ変位する。
プランジャ１４が固定鉄心２３の方向に変位すると、プランジャ１４の端面とロッド１８の一端が接触する。接触後は、ロッド１８もプランジャ１４と共に変位し始める。ロッド１８の他端に取り付けられた可動接点１７も同時に変位する。可動接点１７は起動電気接点１３から離れて、起動電気回路１１を開路する。その後、可動接点１７は主電気接点１２に接触して、主電気回路１０を閉路する。この閉路により、バッテリ２から主電気回路１０を経由してモータ５に電流が供給され、モータ５はフル回転する。モータ５は、エンジン８を始動させる回転力を発生させる。
エンジン８が始動すればスタータ１の動作は不要となり、補助リレー３は開路され、スタータ１は動作を停止する。以上がスタータ１の通常時の動作となる。

次にスタータ１がエンジン８を始動できない異常時の動作について説明する。ここでエンジン８が始動できない理由は、ピニオン６がリングギヤ９に噛み込まずに、リングギヤ９の端面で当接されるためである。図６は、本発明の実施の形態１に係るスタータ１のピニオン６が異常時に接触位置に存在する時の部分断面図である。通常時の動作を示した図４と図６との相違点は、プランジャ１４を構成する可動鉄心１９の位置である。

通常時の動作において、第１動作ステージでは、ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間に入り込む位置まで、ピニオン６が回転する。しかしながら、リングギヤ９のピニオン６との接触箇所に大きな傷がある場合等においては、ピニオン６の回転が妨げられるため、ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間に入り込む位置まで、ピニオン６は回転することができない。
ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間に入り込まないため、ピニオン６は接触位置から噛込位置へと変位できない。ピニオン６の位置が接触位置にて当接され、変位できなくなるため、レバー７を介し、プランジャ１４のフック２１の位置も変位できない状態となる。
しかしながら、吸引保持コイル１５の起磁力は発生し続けており、プランジャ１４の固定鉄心２３の方向への吸引は継続される。プランジャ１４のフック２１が変位できないため、プランジャ１４の可動鉄心１９のみが固定鉄心２３の方向に、レバーバネ２０をたわませて変位する。
可動鉄心１９の変位により、可動鉄心１９の端面とロッド１８の一端が接触する。接触後は、ロッド１８も可動鉄心１９と共に変位し始める。ロッド１８の他端に取り付けられた可動接点１７も同時に変位する。可動接点１７は起動電気接点１３から離れて、起動電気回路１１を開路する。開路に伴い、モータ５の回転は停止され、起動抵抗１６への電流供給も停止される。発熱量の大きい起動抵抗１６への電流供給が停止されるため、スタータ用電磁スイッチ装置４の回路を損傷することはない。
その後、スリーブ２２の当接面２２ａとフック２１の段差部２１ｃとが接触する変位規制機構部の動作により、可動鉄心１９の変位は規制され、可動鉄心１９は停止する。可動鉄心１９の停止に伴い、ロッド１８と可動接点１７も停止する。
可動接点１７は、主電気接点１２と接触しない位置で停止するため、主電気回路１０は開路されており、バッテリ２からモータ５へは電流が供給されない。モータ５が回転しないため、リングギヤ９の端面上でピニオン６は回転せず、リングギヤ９の端面を傷つけることはない。つまり、リングギヤ９の端面上でピニオン６が滑りながら回転する噛合い不良は生じない。
可動接点１７の変位が停止し、モータが回転しないためドライバーが異常に気付き、始動操作を取りやめることで、補助リレー３は開路される。吸引保持コイル１５に発生した起磁力は停止され、プランジャ１４は初期位置に戻る。プランジャ１４の変位に連動して、ピニオン６は接触位置から離間位置に戻る。ここで異常時の動作は終了する。

異常時の動作の終了時、ピニオン６とリングギヤ９との間で歯と歯の位置関係が変わる。再度、スタータ１を動作させ、補助リレー３を閉路することで、ピニオン６の歯をリングギヤ９の歯と歯との間の入り込む位置に回転させることができる。第１動作ステージ、第２動作ステージと進行させ、スタータ１はエンジン８を始動することができる。

スタータ１がエンジン８を始動できない異常時に、モータ５に電流が供給されないように可動接点１７を所定の位置で停止させるための、各部の寸法の関係について説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係るスタータ１の、ピニオン６が接触位置に存在し、可動鉄心１９が変位する前の拡大部分断面図である。フック本体部２１ａの段差部２１ｃとスリーブ２２の当接面２２ａの間を寸法Ａとする。寸法Ａは、可動鉄心１９が固定鉄心の方向へ変位可能な距離である。固定鉄心２３に対向した可動鉄心１９の端面とロッド１８の一端の間を寸法Ｂとする。主電気接点１２と可動接点１７の間を寸法Ｃとする。これらの寸法の関係が、寸法Ｂ＜寸法Ａ＜（寸法Ｂ＋寸法Ｃ）を満たしているとき、可動接点１７は所定の位置で停止する。

この発明の実施の形態１に係るプランジャ１４の別の構成例を、図８にて説明する。図８は、本発明の実施の形態１による別のプランジャ１４の概略構成を示す断面図である。図５に示した先の例では、フック本体部２１ａの段差部２１ｃとスリーブ２２の当接面２２ａとが接することでプランジャ１４の変位が規制された。図８に示した別の例においては、段差部２１ｃが設けられず、伸長したスリーブ２２の当接面２２ｂとフック本体部２１ａのレバーバネ設置面２１ｅが接することでプランジャ１４変位が規制される。レバーバネ設置面２１ｅは、レバーバネ２０とフック本体部２１ａが接する、フック本体部２１ａの端部に設けられたレバーバネ２０の設置面である。段差部２１ｃの加工が不要であるため、フック本体部２１ａの加工が容易となる。

以上のように、この発明の実施の形態１に係るスタータ１によれば、スタータ１がエンジン８を始動できなかった時、ピニオン６がリングギヤ９の端面を滑りながら回転する噛合い不良を起こさず、リングギヤ９の端面の損傷を抑制することができる。また、スタータ１のモータ５に電流の供給を停止することで、スタータ用電磁スイッチ装置４の回路損傷も防ぐことができる。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係るスタータ１のピニオン６が接触位置に存在する時の部分断面図である。実施の形態１では、レバーバネ２０がプランジャ１４に内蔵された、プランジャ１４の変位を規制する変位規制機構部を示した。プランジャ１４の変位を規制する変位規制機構部はこれに限られず、プランジャ１４からレバー７を介してピニオン６に至る力の伝達経路の他の部位に設けられても構わない。本発明の実施の形態２に係るスタータ１では、レバー７の支点に隣接して、プランジャ１４の変位を規制する変位規制機構部を設けた例を示す。なお、他の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、同一の符号を付して、説明を省略する。

実施の形態２に係るスタータ１は、変位規制機構部として、レバーバネ３１、レバーの支点当接部３２、レバーバネホルダ３３を備えている。レバーバネ３１は、コイル状のバネであり、一端でレバーの支点当接部３２と、他端でレバーバネホルダ３３と接している。レバーの支点当接部３２はレバー７の支点３４と接して設けられ、変位する部位である。レバーバネホルダ３３は、ピニオン軸６ａを取り囲むスタータ１の筐体３５に固定されている。レバーの支点当接部３２のレバーの支点当接面３２ａと、レバーバネホルダ３３のレバーバネホルダ当接面３３ａは、レバーバネ３１を介して対向して設けられる。

スタータ１がエンジン８を始動できない異常時の動作について説明する。
発明の実施の形態１と同様に、異常時には、ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間に入り込まないため、ピニオン６は接触位置から噛込位置へと変位できない。
しかしながら、吸引保持コイル１５の起磁力は発生し続けており、固定鉄心２３の方向へのプランジャ１４の吸引は継続される。プランジャ１４は固定鉄心２３の方向に、レバーバネ３１をたわませて変位する。レバーの支点当接部３２はレバーバネホルダ３３の方向に変位する。
プランジャ１４の変位により、プランジャ１４の端面とロッド１８の一端が接触する。接触後は、ロッド１８もプランジャ１４と共に変位し始める。ロッド１８の他端に取り付けられた可動接点１７も同時に変位する。可動接点１７は起動電気接点１３から離れて、起動電気回路１１を開路する。開路に伴い、モータ５の回転は停止され、起動抵抗１６への電流供給も停止される。
その後、レバーの支点当接面３２ａとレバーバネホルダ当接面３３ａとが接触する変位規制機構部の動作により、プランジャ１４の変位は規制され、プランジャ１４は停止する。プランジャ１４の停止に伴い、ロッド１８と可動接点１７も停止する。
可動接点１７は、主電気接点１２と接触しない位置で停止するため、主電気回路１０は開路されており、バッテリ２からモータ５へは電流が供給されない。モータ５が回転しないため、リングギヤ９の端面上でピニオン６は回転せず、リングギヤ９の端面を傷つけることはない。つまり、リングギヤ９の端面上でピニオン６が滑りながら回転する噛合い不良は生じない。
可動接点１７の変位が停止し、モータが回転しないためドライバーが異常に気付き、始動操作を取りやめることで、補助リレー３は開路される。吸引保持コイル１５に発生した起磁力は停止され、プランジャ１４は初期位置に戻る。プランジャ１４の変位に連動して、ピニオン６は接触位置から離間位置に戻る。ここで異常時の動作は終了する。

スタータ１がエンジン８を始動できない異常時に、モータ５に電流が供給されないように可動接点１７を所定の位置で停止させるための、各部の寸法の関係について説明する。図９において、レバーの支点当接面３２ａとレバーバネホルダ当接面３３ａの間を寸法Ａ’とする。固定鉄心２３に対向したプランジャ１４の端面とロッド１８の一端の間を寸法Ｂとする。主電気接点１２と可動接点１７の間を寸法Ｃとする。レバー７において、プランジャ１４との接続部から支点３４までの距離をＬ１、ピニオン軸６ａとの接続部から支点３４までの距離をＬ２とすると、レバー比は、（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２となる。ピニオン６がリングギヤ９の端面で当接された後のプランジャ１４の変位寸法をＤとすると、ＤはＡ’にレバー比を乗じた値となる。寸法Ｄは、プランジャ１４が固定鉄心の方向へ変位可能な距離であり、実施の形態１における寸法Ａと同等の関係にある。これらの寸法の関係が、寸法Ｂ＜寸法Ｄ＜（寸法Ｂ＋寸法Ｃ）を満たしているとき、可動接点１７は所定の位置で停止する。

以上のように、この発明の実施の形態２に係るスタータ１によれば、スタータ１がエンジン８を始動できなかった時、ピニオン６がリングギヤ９の端面を滑りながら回転する噛合い不良を起こさず、リングギヤ９の端面の損傷を抑制することができる。また、プランジャ１４の構成を変更することなく、容易に実現される。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係るスタータ１のピニオン６が接触位置に存在する時の部分断面図である。本発明の実施の形態３に係るスタータ１では、ピニオン軸６ａに、プランジャ１４の変位を規制する変位規制機構部を設けた例を示す。なお、他の構成については、実施の形態１の構成と同様であるため、同一の符号を付して、説明を省略する。

本実施の形態３に係るスタータ１は、変位規制機構部として、レバーバネ４１、前ホルダ４２、後ホルダ４３を備えている。レバーバネ４１は、コイル状のバネであり、一端で前ホルダ４２と、他端で後ホルダ４３と接している。前ホルダ４２はピニオン軸６ａに設けられ、変位する部位である。後ホルダ４３は、ピニオン軸６ａに固定されている。前ホルダ４２の前ホルダ当接面４２ａと後ホルダ４３の後ホルダ当接面４３ａは、レバーバネ４１を介して対向して設けられる。

スタータ１がエンジン８を始動できない異常時の動作について説明する。
実施の形態１と同様に、異常時には、ピニオン６の歯がリングギヤ９の歯と歯との間に入り込まないため、ピニオン６は接触位置から噛込位置へと変位できない。
しかしながら、吸引保持コイル１５の起磁力は発生し続けており、固定鉄心２３の方向へのプランジャ１４の吸引は継続される。プランジャ１４は固定鉄心２３の方向に、レバーバネ４１をたわませて変位する。前ホルダ４２は、後ホルダ４３の方向に変位する。
プランジャ１４の変位により、プランジャ１４の端面とロッド１８の一端が接触する。接触後は、ロッド１８もプランジャ１４と共に変位し始める。ロッド１８の他端に取り付けられた可動接点１７も同時に変位する。可動接点１７は起動電気接点１３から離れて、起動電気回路１１を開路する。開路に伴い、モータ５の回転は停止され、起動抵抗１６への電流供給も停止される。
その後、前ホルダ当接面４２ａと後ホルダ当接面４３ａとが接触する変位規制機構部の動作により、プランジャ１４の変位は規制され、プランジャ１４は停止する。プランジャ１４の停止に伴い、ロッド１８と可動接点１７も停止する。
可動接点１７は、主電気接点１２と接触しない位置で停止するため、主電気回路１０は開路されており、バッテリ２からモータ５へは電流が供給されない。モータ５が回転しないため、リングギヤ９の端面上でピニオン６は回転せず、リングギヤ９の端面を傷つけることはない。つまり、リングギヤ９の端面上でピニオン６が滑りながら回転する噛合い不良は生じない。
可動接点１７の変位が停止し、モータが回転しないためドライバーが異常に気付き、始動操作を取りやめることで、補助リレー３は開路される。吸引保持コイル１５に発生した起磁力は停止され、プランジャ１４は初期位置に戻る。プランジャ１４の変位に連動して、ピニオン６は接触位置から離間位置に戻る。ここで異常時の動作は終了する。

スタータ１がエンジン８を始動できない異常時に、モータ５に電流が供給されないように可動接点１７を所定の位置で停止させるための、各部の寸法の関係について説明する。図１０において、前ホルダ当接面４２ａと後ホルダ当接面４３ａの間を寸法Ａ”とする。固定鉄心２３に対向したプランジャ１４の端面とロッド１８の一端の間を寸法Ｂとする。主電気接点１２と可動接点１７の間を寸法Ｃとする。レバー７において、プランジャ１４との接続部から支点３４までの距離をＬ１、ピニオン軸６ａとの接続部から支点３４までの距離をＬ２とする。レバー比は、Ｌ１／Ｌ２となる。ピニオン６がリングギヤ９の端面で当接された後のプランジャの変位寸法をＥとすると、ＥはＡ”にレバー比を乗じた値となる。寸法Ｅは、プランジャ１４が固定鉄心の方向へ変位可能な距離であり、実施の形態１における寸法Ａ、もしくは実施の形態２における寸法Ｄと同等の関係にある。これらの寸法の関係が、寸法Ｂ＜寸法Ｅ＜（寸法Ｂ＋寸法Ｃ）を満たしているとき、可動接点１７は所定の位置で停止する。

以上のように、この実施の形態３に係るスタータ１によれば、スタータ１がエンジン８を始動できなかった時、ピニオン６がリングギヤ９の端面を滑りながら回転する噛合い不良を起こさず、リングギヤ９の端面の損傷を抑制することができる。また、プランジャ１４の構成を変更することなく、容易に実現される。

以上の実施の形態１〜３に示した構成は、本発明の構成の一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。

１スタータ、２バッテリ、３補助リレー、４スタータ用電磁スイッチ装置、５モータ、６ピニオン、６ａピニオン軸、７レバー、８エンジン、９リングギヤ、１０主電気回路、１１起動電気回路、１２主電気接点、１３起動電気接点、１４プランジャ、１５吸引保持コイル、１６起動抵抗、１７可動接点、１８ロッド、１９可動鉄心、２０レバーバネ、２１フック、２１ａフック本体部、２１ｂフック先端部、２１ｃ段差部、２１ｄ接続部、２１ｅレバーバネ設置面、２２スリーブ、２２ａ当接面、２２ｂ当接面、２３固定鉄心、３１レバーバネ、３２レバーの支点当接部、３２ａレバーの支点当接面、３３レバーバネホルダ、３３ａレバーバネホルダ当接面、３４支点、３５筐体、４１レバーバネ、４２前ホルダ、４２ａ前ホルダ当接面、４３後ホルダ、４３ａ後ホルダ当接面

この発明の実施の形態１に係るプランジャ１４の別の構成例を、図８にて説明する。図８は、本発明の実施の形態１による別のプランジャ１４の概略構成を示す断面図である。図６に示した先の例では、フック本体部２１ａの段差部２１ｃとスリーブ２２の当接面２２ａとが接することでプランジャ１４の変位が規制された。図８に示した別の例においては、段差部２１ｃが設けられず、伸長したスリーブ２２の当接面２２ｂとフック本体部２１ａのレバーバネ設置面２１ｅが接することでプランジャ１４変位が規制される。レバーバネ設置面２１ｅは、レバーバネ２０とフック本体部２１ａが接する、フック本体部２１ａの端部に設けられたレバーバネ２０の設置面である。段差部２１ｃの加工が不要であるため、フック本体部２１ａの加工が容易となる。

Claims

バッテリとモータとが接続される主電気回路に設けられた主電気接点と、
起動抵抗を介して前記バッテリと前記モータとが接続される起動電気回路に設けられた起動電気接点と、
前記主電気接点または前記起動電気接点と接触、離間して、前記主電気回路または前記起動電気回路を開閉する可動接点と、
前記起動電気回路から分岐された吸引保持コイルと、
前記吸引保持コイルの内部で離間して対向する固定鉄心とプランジャと、
前記固定鉄心を貫通して前記固定鉄心の端面から前記プランジャの方向に一端が突出し、他端で前記可動接点に取り付けられたロッドとを備え、
前記プランジャにレバーを介して連結されたピニオンが、エンジンに設けられたリングギヤの端面で当接されたとき、
前記可動接点が前記主電気接点および前記起動電気接点を開路する位置に、
前記プランジャの変位を規制する変位規制機構部を備えたことを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。
前記変位規制機構部は、
前記プランジャの可動鉄心の内部にレバーバネとフックとスリーブとを備え、
前記レバーバネは一端で前記フックと、他端で前記スリーブと接しており、前記スリーブは前記可動鉄心の端部で固定され、
前記スリーブの方向に移動する前記フックと前記スリーブが接触することで、
前記プランジャの変位を規制することを特徴とする請求項１に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。
前記フックは外径が異なる段差部を有し、この段差部と対向する前記スリーブの当接面が接触することを特徴とする請求項２に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。
前記ピニオンが前記リングギヤの端面で当接された際の、
前記フックの前記段差部と前記当接面の間の寸法Ａと、
前記固定鉄心に対向した前記プランジャの端面と前記ロッドの一端の端面の間の寸法Ｂと、
前記主電気接点と前記可動接点の間の寸法Ｃとの関係が、
寸法Ｂ＜寸法Ａ＜（寸法Ｂ＋寸法Ｃ）にあることを特徴とする請求項３に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。
前記フックはフック本体部とフック先端部から構成され、
前記スリーブの端面から突出した前記フック本体部の接続部に前記フック先端部が接続されることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。
前記変位規制機構部は、レバーバネとレバーの支点当接部とレバーバネホルダとを備え、
前記レバーバネは一端で前記レバーの支点当接部と、他端で前記レバーバネホルダと接しており、
前記レバーバネホルダの方向に移動する前記レバーの支点当接部と前記レバーバネホルダが接触することで、
前記プランジャの変位を規制することを特徴とする請求項１に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。
前記変位規制機構部は、レバーバネと前ホルダと後ホルダとを備え、
前記レバーバネは一端で前記前ホルダと、他端で前記後ホルダと接しており、前記後ホルダは前記レバーと接して前記ピニオンを設置するピニオン軸に設けられ、
前記前ホルダの方向に移動する前記前ホルダと前記後ホルダが接触することで、
前記プランジャの変位を規制することを特徴とする請求項１に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載したスタータ用電磁スイッチ装置と、前記スタータ用電磁スイッチ装置と接続される前記モータと、前記モータと連結される前記ピニオンと、前記スタータ用電磁スイッチ装置に設けられた前記プランジャと前記ピニオンを連結する前記レバーとを備えたことを特徴とするスタータ。