JP3866192B2 - エンジンスタータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の始動に用いるエンジンスタータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の補助回転式エンジンスタータに備えられたマグネットスイッチは、始動時のスタータモータの動作を2段階に分けて制御するために、主接点および補助接点を設け、補助接点の閉成で形成される回路に抵抗体が直列に接続されて、バッテリとモータの電機子が接続されている。一方、主接点の閉成によって形成される回路はバッテリとモータの電機子が直接接続されている。始動スイッチを投入すると、吸引コイルへ電流が流され、補助接点が閉じ、バッテリから抵抗体を経由してモータの電機子へ電流を流れるので、モータの軸に備えられたピニオンとリングギアとがスムーズに嵌合したのち、主接点が接続して定格回転に移行する。主接点および補助接点をそれぞれ別のプランジャに備えられている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
しかし、主接点と補助接点をそれぞれ別のプランジャで駆動するために、外形が大きくなり、端子周りのレイアウトに難があった。そこで主接点および補助接点の内、可動接点を共用にし、小形化を図ると同時に抵抗体をもマグネットスイッチに内蔵している(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
しかし、可動子の引き込み速度を高めると、引込コイルと保持コイルに分けてマグネットスイッチを開放したのちの誘導逆起電力による可動子の保持することが難しくなるので、可動子を駆動するコイルを高いインピーダンスを有する吸引コイル1段とし、補助接点に直列にマグネットスイッチに内蔵された抵抗体を接続し、主接点と補助接点を段階的に開閉してモータの電機子に電流を流すことで、誘導逆起電力を減少している(例えば、特許文献3参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−109967号公報 段落0009、図1
【特許文献2】
特開平7−174062号公報 段落0009、図2
【特許文献3】
特表2001ー508855号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のマグネットスイッチは、補助接点が主接点と共通の接点室に設けられている上に、補助接点が小さいし、補助接点の接点ギャップが狭い。このため、可動接点が固定接点に対する弾接動作に伴って発生する銅の摩耗粉が、補助接点の可動接点および固定接点に付着し、絶縁を阻害して始動不良などの故障の原因となる可能性がある。
【0007】
この発明の目的は、リングギアがピニオンに緩やかに嵌合したのち定格回転する、製造上の寸法マージンが大きく、主接点の開閉動作から発生する摩耗粉の影響を遮蔽した補助接点を有するマグネットスイッチを備えたエンジンスタータを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるエンジンスタータは、スタータモータと、上記スタータモータに駆動され、エンジンのリングギアに対して進退して噛み合い得るピニオンと、上記スタータモータを互いに異なる第1および第2の速度で駆動するための主接点および補助接点、上記補助接点に接続された抵抗体、上記主および補助接点の可動接点を支持し、非作動位置および作動位置間を移動するプランジャアセンブリ、上記プランジャアセンブリを駆動して上記主および補助接点を離接させるスイッチコイル、ならびに上記ピニオンを進退させる駆動機構を有するスタータスイッチと、を備えたエンジンスタータに於いて、上記主接点と上記補助接点との間に設けられた仕切体を備え、上記主および補助接点の可動接点が、互いに独立して上記プランジャアセンブリに設けられ、上記仕切体が、上記プランジャアセンブリを貫通して延ばすための貫通孔を有して上記主接点と補助接点との間を仕切る仕切壁と、一端が上記仕切壁の上記貫通孔を囲む位置に接し、他端が上記主接点の可動接点に接し、上記貫通孔を介する粉塵の移動を遮蔽する弾性部材と、を備えた。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1のエンジンスタータの断面図である。図2は図1のエンジンスタータの回路図である。図3は図1のA−Aでの断面図である。図4は図1の側面図である。図5は図1のBーBでの断面図である。図6は図1の抵抗体を平面に展開した展開図である。
【0010】
エンジンスタータは、透磁性のポット状のケーシング1と、ケーシング1の中心軸方向の非作動位置および作動位置間を移動し、ケーシング1のフロントブラケット2側の側面1aと側面に備えられた段周部4aとの間に設けられた可動子戻りばね3でフロントブラケット2側に付勢された円筒状の可動子4とを備えている。ケーシング1の保持部1bでかしめられ、可動子4に対向し、中心軸に貫通孔5aを備えたマグネットコア5とを備え、可動子4を駆動する磁気回路を形成している。
【0011】
エンジンスタータはさらに、可動子の外周を包み、可動子4を摺動可能に案内する円筒状のガイドスリーブ6と、絶縁スリーブ6を同心円状に取り囲むコイルハウジング7と、コイルハウジング7内に収納されたスイッチコイル8と、スイッチコイル8と間隙を有して、スイッチコイル8とケーシング1間に配設された抵抗体9とを備え、可動子4を移動させる磁気エネルギを磁気回路に供給している。
【0012】
エンジンスタータはさらに、マグネットコア5のフロントブラケット2の反対側に固定され、カップ状の第1のスイッチカバー10と、第1のスイッチカバー10のフロントブラケット2の反対側に固定され、カップ状の第2のスイッチカバー11と、第1のスイッチカバー10の円筒側面を貫通した2個の第1のボルト端子12、13と、第1のボルト端子12、13の第1のスイッチカバー10の内側のそれぞれの端部に固着された補助固定接点14、15と、第1のボルト端子12、13の第1のスイッチカバー10の外側のそれぞれの端部に切られたねじ部に取り付けられた2段ナット16と、第2のスイッチカバー11の第1のスイッチカバー10に対向する端面11aを貫通して、固着された2個の第2のボルト端子17、18と、第2のボルト端子17、18の第2のスイッチカバー11の内側のそれぞれの端部に接続された固定主接点19、20と、平ワッシャ21を介して第2のボルト端子17、18の第2のスイッチカバー11の外側のそれぞれの端部に締め付けられたナット22とを備え、主接点室23及び補助接点室24を形成し、補助固定接点対25は補助固定接点14、15からなり、主固定接点対26は主固定接点19、20からなる。カップ状の第1のスイッチカバー10の主接点室23に面した底面10aには中央に穴10bが設けられていて、主接点室23と補助接点室24を仕切る仕切壁27の役割を果たす。
【0013】
エンジンスタータはさらに、1つの第1のボルト端子12と1つの第2のボルト端子17を接続する導電端子28と、他の第1のボルト端子13と他の第2のボルト端子19にそれぞれ抵抗体9のリード線29を接続し、同時に第2のボルト端子17にバッテリから引き出された接続線30がつながれ、第2のボルト端子18にモータにつながった接続線30が接続されている。
【0014】
エンジンスタータはさらに、可動子4の貫通孔4bへ嵌合され、主接点室23まで伸延し、中央部で径が小さくなった2段状の切換軸31と、切換軸31の中央の外側面に密に接触しながら摺動し、中央に段周部32aを有した第1の絶縁ブッシュ32と、第1の絶縁ブッシュ32の段周部32aの補助接点室24側の側面に一端が当接した補助接点押込ばね33と、補助接点押込ばね33の他端に支持され、第1の絶縁ブッシュ32の外側面を摺動する2段リング状の絶縁ブラケット34と、第1の絶縁ブラケット34の径の小さなリングの外側面に固着された円盤状の補助可動接点35と、絶縁ブッシュ32の補助接点室24側の端部に設けられたホルダ36とトメワ37と、トメワ37の端面と第1のスイッチカバー10の補助接点室24側の端面に設けられた段部10cとの間に配設され、第1の絶縁ブッシュ32をフロントブラケット2方向に付勢するコイルばねからなる弾性部材38と、切換軸31の段周部31aに一端が支持された主接点押込ばね39と、主接点押込ばね39の他端に支持され、切換軸31の外側面を摺動する2段リング状の第2の絶縁ブラケット40と、第2の絶縁ブラッケット40の径の小さなリングの外周面に密に接し、径の大きなリングの外周面と径の小さなリングの外周面との段部と絶縁ワッシャ41の間に配設された主可動接点42と、主可動接点42の主固定接点対26側への移動を制限するホルダ43とトメワ44とを備え、マグネットスイッチの可動接点を構成している。
【0015】
エンジンスタータはさらに、可動子4のフロントブラケット2側の端面に固定されたリング45と、切換軸31のフロントブラケット2側の端面にレバーばね46で付勢されて当接するシャフト47と、シャフト47のフロントブラケット2側に連なった絶縁材ブッシュ48と、一端が絶縁材ブッシュ48に回転自在に支持され、他端がエンジンスタータのモータ回転軸49に嵌合するクラッチ50に回転自在に支持され、レバー支持部51にレバーばね52を介して支持された爪状のレバー53と、クラッチ50の先端に設けられたピニオン54とを備え、内燃機関のリングギア55にピニオン54を接離させることで内燃機関の回転軸を始動できる。
【0016】
プランジャアセンブリ56は、可動子4と、可動子4に固定された切換軸31と、シャフト47とを備え、それぞれ非作動位置および作動位置間を移動する。
【0017】
またピニオン54は駆動機構57で進退させられている。駆動機構57はシャフト47に連結されたレバー53とクラッチ50とを備えている。
【0018】
主接点室23と補助接点室24とは仕切体58で仕切られていて、仕切体58は仕切壁27と弾性部材38を備えている。
【0019】
スタータスイッチの主接点59は主可動接点42と主固定接点対26とから構成されている。さらに補助接点60は補助可動接点35と補助固定接点対25とから構成され、主接点59はバッテリ61とスタータモータ62の間を開閉し、補助接点60はバッテリ61とスタータモータ62の間に抵抗体9を介して開閉する。
【0020】
このエンジンスタータはスイッチコイル8に電流を流して磁気回路を励磁して可動子4を図1で左右に吸引および復帰する。この説明で可動子4の非作動位置はスイッチコイル8に電流が流れずに、回転軸49に設けられた図示しないストッパで停止されている位置にあるクラッチ50に連結されて静止している位置である。このピニオン54とリングギア55の相対する端面の間のギャップG1とは、ピニオン54の非作動位置、すなわちストッパで停止されているクラッチ50に連なっているピニオン54の状態と、リングギア55がピニオン54の端面に当接しているが、スプライン54aに嵌合していない状態にあるピニオン54との間の距離である。
【0021】
補助可動接点35と補助固定接点14、15との補助接点ギャップG2は、補助可動接点35の非作動位置、すなわち絶縁ブッシュ32の段周部32aがマグネットコア5の段部5aに当接して静止している補助可動接点35の位置と、補助固定接点14、15との間の距離である。絶縁ブッシュ32の非作動位置とは同様にその段周部32aがマグネットコア5の段部5aに停止し、弾性部材38でフロントブラケット2方向に付勢されている。
【0022】
主可動接点42と主固定接点19、20の主接点ギャップG3は、主可動接点42の非作動位置、すなわち可動子戻りばね3が可動子4を図1で右方向に付勢して、レバーばね52を介してクラッチ50がストッパで停止している状態の主可動接点41の位置と、主固定接点19、20との間の距離である。
【0023】
スイッチコイル8に吸引電流をオンオフしたときの、可動子4の最大移動距離をL(mm)とすると、切換軸31も同じ距離だけ移動する。可動子4のマグネットコア5に対向した端面4bと非作動位置にある絶縁ブッシュ32の可動子4に対向した端面との隙間をQ(mm)とすると、補助可動接点35は可動子4が(Q+G2)(mm)移動したときに補助接点を閉成する。補助可動接点35の押し込み量をK1とすると、K1(mm)は(L−Q−G2)(mm)となる。主可動接点42は可動子4がG3(mm)移動したときに主接点を閉成し、主可動接点42の押し込み量をK2とすると、K2(mm)は(L−G3)となる。
【0024】
一方、シャフト47の移動量P(mm)は、シャフト47が図1で左方向に移動するときは、レバーばね46が圧縮されるので、その圧縮分M(mm)だけ可動子の移動量Lより小さくなり、P(mm)は(L−M)(mm)となる。切換軸31とシャフト47の間に隙間が形成される。
【0025】
図1では主接点ギャップG3が補助接点ギャップG2と隙間Qの加算値がほぼ同一で、補助接点ギャップG2と隙間Qの加算値がリングギアとピニオンとのギャップG1にレバーばねの圧縮分Mを加算した加算値より大きくなっている。
【0026】
抵抗体9は銅ニッケル合金からなる抵抗板を図6に示すように抵抗体の幅63とピッチ64を設定することにより、所望の定格電力を有した所望の抵抗値の抵抗体9を得ることができる。すなわち、定格電力を大きくする場合は、幅63を大きくし、その分ピッチ64を小さくしてピッチ数を大きくすることで、異なた定格電力を有した等しい抵抗値の抵抗体9を容易に得ることができる。蛇行状に打ち抜き円筒状に加工した後、フェノール樹脂とインサートモールドで製造されている。円筒状の抵抗体9の外径はケーシング1に密に内接できるように、ケーシング1の内径とほぼ等しい径にされている。一方、抵抗体9の内径はスイッチコイル8の外径より大きくしてある。
【0027】
次に、エンジンスタータの主接点および補助接点の開閉タイミングを説明する。図2の回路図に示すように、手元起動スイッチ65を投入すると、スイッチコイル8にバッテリ61から電流が流れ、可動子4をマグネットコア5の方向へ吸引する磁力が働き、可動子4は可動子戻りばね3を圧縮して、図1で左方向に吸引される。シャフト47に連なった絶縁材ブッシュ48が図1で左方向に移動し、レバー53がレバーホルダ52を中心にして図1の反時計方向に回転し、ピニオン54が図1で右方向に移動してリングギア55の端面に当たる。このとき可動子4はギャップG1だけ移動しているが、G2+QがギャップG1より大きいので、補助可動接点35は補助固定接点14、15には当たらない。ピニオン54の端面がリングギア55の端面に当たると、クラッチ49に支持されたレバー53の支持点は移動出来ず、他方可動子4が図1で左方向に力が掛かっているので、レバーばね46が撓み、補助可動接点35が図1で左方向に移動して、可動子4が絶縁ブッシュ32を押さえマグネットコア5端まで移動し、補助固定接点14、15に接続される。補助可動接点35が補助固定接点14、15に接続されると、抵抗体9を経由して電流がバッテリ61からスタータモータ62に流れる。この電流は抵抗体9を経由して流れるので、緩やかに電流値が増加し、スタータモータ62の回転速度も緩やかに上がる。リングギア55の端面がピニオン54の端面に案内されながらピニオン54のスプライン54aに緩やかに噛合する。
【0028】
リングギア55がピニオン54のスプライン54aに噛合すると、切換軸31も左方向に移動して主可動接点42が主固定接点19、20に接続し、バッテリ61から主接点を経由してスタータモータ62に電流が流れて、スタータモータ62が定格回転してエンジンを始動することができる。
【0029】
主接点59が閉成されると、補助接点60間には抵抗体9が介在しているので補助接点60側の回路のインピーダンスが主接点59側の回路に較べて桁違いに大きくなり、定格回転時は補助接点側の回路には電流がほとんど流れない。
【0030】
なお、補助可動接点35は弾性部材38でフロントブラケット2方向に付勢されている。また、可動子4は可動子戻りばね3が圧縮されてフロントブラケット2方向に付勢されている。
【0031】
次に、エンジンが始動されると、手元始動スイッチ65が切られ、スイッチコイル8への電圧印加が遮断されるので可動子4を図1で左方向への吸引力がなくなるので、可動子戻りばね3の付勢力で可動子4が図1で右方向に移動する。可動子4に連結された切換軸31が図1で右方向へ移動して主可動接点42が主固定接点19、20から離れる。同時に可動子4と絶縁ブッシュ32とが離れると弾性部材38の付勢力で補助可動接点35は図1で右方向に速やかに移動して補助接点を開成する。この際、ピニオン54がリングギア55との摩擦力で動きがスムーズでなくても、補助接点は独自に作業位置から離間することができるので、抵抗体9に大きな電流が継続して流れることがない。
【0032】
このエンジンスタータを図2に示す回路構成にして、内燃機関の始動を繰り返し、補助接点の開閉状況を確認したが、補助接点の開成のタイミングで確実に開成し、抵抗体へ電流が流れることはなかった。
【0033】
また、内燃機関の始動を繰り返した後に、主接点室および補助接点室を分解して固定接点を観察したが、補助接点の表面に主接点室で見られるような金属粉などはほとんど見られなかった。
【0034】
このようなエンジンスタータでは、主接点室において接点の開閉の際に発生する金属粉が補助接点室を汚染することが防ぐことができた。
【0035】
さらに、補助可動接点戻りばねが圧縮されることにより、主接点室から補助接点室への金属粉の汚染が防げた。
【0036】
さらに、スタータコイルを励起すると、最初にリングギアが停止しているピニオンの相対する端面に当接し、その後補助接点が閉成されて直列に接続された回路を電流が流れることによって、緩やかに回転開始したピニオンの端面をリングギアが摺動しながらピニオンのスプラインへ噛合するので、ピニオンとリングギアの噛み合いミスを低減することができる。
【0037】
さらに、スタータコイルの励磁を切断し、可動子を非作動位置に戻すときに、主接点の開成後、シャフトの復帰動作に無関係に、可動子4により切換軸が移動するので、補助接点も主接点の開成後遅れずに開成し、抵抗体へ電流が流れることがない。
【0038】
さらに、主接点ギャップと補助接点ギャップを独立して決めることができるので、特に組立精度を良くする必要がなく、コストを低減することができる。
【0039】
さらに、リングギアがピニオンの相対する端面に当接したときに、通常な組立精度で組立てても、補助接点が閉成されることがなく、レバーばねが撓んだ後に閉成される。
【0040】
さらに、リングギアがピニオンのスプラインに噛合を始めると、レバーばねの復帰力でリングギアがスプラインへ早く噛合するので、リングギアとピニオンが広い当接面で噛合ながら回転するので、リングギアとピニオンの当接面のダメージが少ない。
【0041】
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2のエンジンスタータの主接点室及び補助接点室の断面図である。図7は図1の仕切壁27の主接点室24側の側面にベローズからなる弾性部材66を固定し、切換軸31が仕切壁27の穴27aと弾性部材66を貫通して主接点室24に延在させられている。非作動位置の可動子4(図1参照)に連結された切換軸31に主接点押込ばね39で支持された主可動接点42の弾性部材66に対向した面が弾性部材66の端部に接している。スイッチコイル8(図1参照)が励磁されて、切換軸31が図7で左方向に移動すると、弾性部材66は主可動接点42に接しながら伸びる。
【0042】
このエンジンスタータを図2に示す回路構成にして、内燃機関の始動を繰り返し、補助接点の開閉状況を確認したが、補助接点の開成のタイミングで確実に開成し、抵抗体へ電流が流れることはなかった。
【0043】
また、内燃機関の始動を繰り返した後に、主接点室および補助接点室を分解して固定接点を観察したが、補助接点の表面に主接点室で見られるような金属粉などはほとんど見られなかった。
【0044】
このようなエンジンスタータでは、主接点室において接点の開閉の際に発生する金属粉が補助接点室を汚染することが防ぐことができた。
【0045】
なお、ベローズからなる弾性部材を仕切壁に備えたが、通常のばねのような弾性部材を切換軸に対して同心円状に設けても、金属粉による補助接点室の汚染は軽減することができる。
【0046】
【発明の効果】
以上の如くこの発明のエンジンスタータによる効果は次の通りである。
エンジンスタータは、スタータモータと、上記スタータモータに駆動され、エンジンのリングギアに対して進退して噛み合い得るピニオンと、上記スタータモータを互いに異なる第1および第2の速度で駆動するための主接点および補助接点、上記補助接点に接続された抵抗体、上記主および補助接点の可動接点を支持し、非作動位置および作動位置間を移動するプランジャアセンブリ、上記プランジャアセンブリを駆動して上記主および補助接点を離接させるスイッチコイル、ならびに上記ピニオンを進退させる駆動機構を有するスタータスイッチと、を備えたエンジンスタータに於いて、上記主接点と上記補助接点との間に設けられた仕切体を備え、上記主および補助接点の可動接点が、互いに独立して上記プランジャアセンブリに設けられ、上記仕切体が、上記プランジャアセンブリを貫通して延ばすための貫通孔を有して上記主接点と補助接点との間を仕切る仕切壁と、一端が上記仕切壁の上記貫通孔を囲む位置に接し、他端が上記主接点の可動接点に接し、上記貫通孔を介する粉塵の移動を遮蔽する弾性部材と、を備えたので、主接点室において接点の開閉の際に発生する金属粉が補助接点室を汚染することが防ぐことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1のエンジンスタータの断面図である。
【図2】 図1のエンジンスタータの回路図である。
【図3】 図1のA−Aでの断面図である。
【図4】 図1の側面図である。
【図5】 図1のBーBでの断面図である。
【図6】 図1の抵抗体を平面に展開した展開図である。
【図7】 この発明の実施の形態2のエンジンスタータの主接点室及び補助接点室の断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング、2 フロントブラケット、3 可動子戻りばね、4 可動子、5 マグネットコア、6 絶縁スリーブ、7 コイルハウジング、8 スイッチコイル、9 抵抗体、10、11 スイッチカバー、12、13、17、18ボルト端子、14、15 補助固定接点、16、22 ナット、19、20 主固定接点、21 ワッシャ、23 主接点室、24 補助接点室、25 補助固定接点対、26 主固定接点対、27 仕切壁、28 導電端子、29 リード線、30 接続線、31 切換軸、32 絶縁ブッシュ、33 補助接点押込ばね、34、40 絶縁ブラケット、35 補助可動接点、36、43 ホルダ、37、44 トメワ、38、66 弾性部材、39 主接点押込ばね、41 絶縁ワッシャ、42 主可動接点、45 リング、46 レバーばね、47 シャフト、48 絶縁材ブッシュ、49 モータ回転軸、50 クラッチ、51 レバー支持部、52 レバーホルダ、53 レバー、54 ピニオン、55 リングギア、56 プランジャアセンブリ、57 駆動機構、58 仕切体、59主接点、60 補助接点、61 バッテリ、62 スタータモータ、63 (抵抗体の)幅、64 (抵抗体の)ピッチ、65 手元起動スイッチ。
Claims (3)
- スタータモータと、上記スタータモータに駆動され、エンジンのリングギアに対して進退して噛み合い得るピニオンと、上記スタータモータを互いに異なる第1および第2の速度で駆動するための主接点および補助接点、上記補助接点に接続された抵抗体、上記主および補助接点の可動接点を支持し、非作動位置および作動位置間を移動するプランジャアセンブリ、上記プランジャアセンブリを駆動して上記主および補助接点を離接させるスイッチコイル、ならびに上記ピニオンを進退させる駆動機構を有するスタータスイッチと、を備えたエンジンスタータに於いて、
上記主接点と上記補助接点との間に設けられた仕切体を備え、
上記主および補助接点の可動接点が、互いに独立して上記プランジャアセンブリに設けられ、
上記仕切体が、上記プランジャアセンブリを貫通して延ばすための貫通孔を有して上記主接点と補助接点との間を仕切る仕切壁と、一端が上記仕切壁の上記貫通孔を囲む位置に接し、他端が上記主接点の可動接点に接し、上記貫通孔を介する粉塵の移動を遮蔽する弾性部材と、を備えたことを特徴とするエンジンスタータ。 - 作動位置における上記プランジャアセンブリに備えられた切換軸とシャフトの相対する端面同士の間に隙間を有したことを特徴とする請求項1に記載のエンジンスタータ。
- 非動作位置からの上記プランジャアセンブリの移動に応じて、上記リングギアとピニオンとの相対する端面同士が当接した後、上記駆動機構に備えられたレバーを支持しているレバーばねが撓むことにより上記抵抗体が直列に接続された上記補助接点を閉成することを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンスタータ。
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