JP5637253B2 - Engine starter - Google Patents
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Description
本発明は、スタータのモータ回路に設けられ、エンジン始動時にモータの起動電流を抑制するための抵抗体を内蔵し、モータの起動後に抵抗体をバイパスして、バッテリの全電圧によりモータに通電する電磁継電器を備えたエンジン始動装置に関する。 The present invention is provided in a motor circuit of a starter, has a built-in resistor for suppressing a start current of the motor when the engine is started, bypasses the resistor after the start of the motor, and energizes the motor with the full voltage of the battery. The present invention relates to an engine starter equipped with an electromagnetic relay.
従来、エンジンを始動するスタータは、ピニオンをリングギヤ側へ押し出す働きと、モータ回路(バッテリからモータに電流を流すための回路)に設けられるメイン接点を開閉する働きを行う電磁スイッチを搭載している。
ところで、モータの起動時、つまり、電磁スイッチがメイン接点を閉じた時に、バッテリから突入電流と呼ばれる大電流がモータに流れる。このため、バッテリの端子電圧が大きく低下して、メータ類やオーディオ等の電気機器が瞬間的に作動停止する、いわゆる「瞬断」と言われる現象が発生することがある。
これに対し、本出願人は、モータの起動時に流れる突入電流を抑制して、「瞬断」の発生を防止できる技術を提案している(特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a starter for starting an engine is equipped with an electromagnetic switch that pushes a pinion toward the ring gear and opens and closes a main contact provided in a motor circuit (a circuit for passing current from a battery to a motor). .
By the way, when the motor is started, that is, when the electromagnetic switch closes the main contact, a large current called an inrush current flows from the battery to the motor. For this reason, a so-called “instantaneous interruption” phenomenon may occur in which the terminal voltage of the battery is greatly reduced, and electric devices such as meters and audio are instantaneously stopped.
On the other hand, the present applicant has proposed a technique capable of preventing the occurrence of “instantaneous interruption” by suppressing the inrush current that flows when the motor is started (see Patent Document 1).
この特許文献1に係る発明では、図11に示す様に、スタータ100に搭載される電磁スイッチ101とは別に、モータ回路を開閉できるモータ通電用リレー102(電磁継電器)を備えている。このモータ通電用リレー102は、図12に示す様に、2本の端子ボルト103、104を介してモータ回路に接続される抵抗体105を内蔵すると共に、この抵抗体105の上流端と下流端との間に、一組の固定接点によって構成されるリレー接点106を並設し、リレーコイル107の励磁状態に応じて可動する可動接点108によりリレー接点106を開閉する働きを有する。リレーコイル107は、制御回路109(図11参照)より出力される駆動信号によって励磁状態が制御される。例えば、制御回路109の駆動信号がオンの時に、リレーコイル107が励磁されてリレー接点106を閉成(オン)し、駆動信号がオフの時に、リレーコイル107が非励磁となってリレー接点106を開成(オフ)する。
In the invention according to Patent Document 1, as shown in FIG. 11, a motor energizing relay 102 (electromagnetic relay) capable of opening and closing a motor circuit is provided separately from the
モータ110の起動時には、制御回路109の駆動信号がオフ、つまり、リレーコイル107が非励磁でリレー接点106が開いている。この状態で、電磁スイッチ101がメイン接点111を閉成すると、抵抗体105により抑制された電流がモータ110に流れるため、モータ110が低速度で回転する。その後(スタータ100のピニオン112がエンジン側のリングギヤ113に噛み合った後)、駆動信号がオフからオンに切り替わり、リレーコイル107が励磁されてリレー接点106が閉成することにより、抵抗体105の両端がリレー接点106を介して短絡される。その結果、バッテリ114の全電圧がモータ110に印加されて、起動時より高い電流がモータ110に流れることにより、モータ110の回転速度が上昇する。
When the
ところで、図11に示した様に、制御回路109をモータ通電用リレー102とは別に、車室内や車室外に設置する場合は、制御回路109を内蔵するための専用の筐体を準備し、且つ、電源線、及び、信号線を接続して、モータ通電用リレー102へ駆動信号を送る必要がある。この場合、電源線、信号線、及び、モータ通電用リレー102を駆動するための配線が必要であると共に、コネクタ等の接続部位が増加する要因となっている。
さらに、制御回路109を車室外に設置する場合は、制御回路109を保護するために、筐体の防水構造が必要となる。
By the way, as shown in FIG. 11, when installing the
Further, when the
また、抵抗体105への通電時間を設定する専用の制御回路109を設ける代わりに、車両制御器(例えば、エンジン制御用のECU)の一部にスペースを設けて、このスペースにモータ通電用リレー102の駆動信号を生成する回路部を設ける方法もある。しかし、この方法では、出力ポートの増加、及び、車両制御器の改造が必要であり、汎用性に欠ける要因となる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、抵抗体への通電時間を設定する制御回路を電磁継電器に内蔵することにより、コネクタ等の接続部位を減少させて信頼性の向上を図ると共に、制御回路の耐環境性を向上できるエンジン始動装置を提供することにある。
Further, instead of providing the
The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and its purpose is to reduce the number of connection parts such as connectors and reduce reliability by incorporating a control circuit for setting the energization time to the resistor in the electromagnetic relay. Another object of the present invention is to provide an engine starter capable of improving the environmental resistance of a control circuit.
(請求項1の発明)
本発明は、バッテリよりスタータのモータへ通電するためのモータ回路に設けられるメイン接点を開閉する電磁スイッチと、モータ回路に接続され、モータを起動する際にバッテリからモータに流れる起動電流を抑制するための抵抗体と、
この抵抗体をバイパスしてモータ回路に接続されるリレー接点を有し、通電によって電磁石を形成するリレーコイルの励磁状態に応じてリレー接点を開閉する電磁継電器と、
モータの起動時にバッテリから抵抗体を経由してモータに通電する時間を設定するために、リレーコイルの励磁状態を制御する制御回路とを備え、
この制御回路が電磁継電器の筐体内部に収容されるエンジン始動装置であって、
電磁継電器は、リレーコイルが非励磁の時にリレー接点が閉成する常閉接点構造を有し、
制御回路は、電磁スイッチがメイン接点を閉成する前にリレー接点が開成するようにリレーコイルを励磁し、電磁スイッチがメイン接点を閉成した後にリレー接点が閉成するようにリレーコイルを非励磁とし、
電磁スイッチは、さらに励磁コイルと、この励磁コイルにより可動するプランジャとを有するとともに、
制御回路は、電磁スイッチは、さらに励磁コイルと、この励磁コイルにより可動するプランジャとを有するとともに、
前記制御回路は、電磁スイッチに通電されるとともに、制御回路によりリレー接点が開成し、
電磁スイッチへの通電により吸引されたプランジャが移動するタイミングより遅れたタイミングでメイン接点が閉成することによりバッテリから抵抗体を経由した電流がモータに流れ、制御回路は、抵抗体を経由した電流がモータに流れた後でリレーコイルを非励磁としてリレー接点を閉成して、抵抗体の両端を短絡する通電経路が形成され、バッテリの電圧がこの通電経路で、モータに印加されることを特徴とする。
(Invention of Claim 1)
The present invention suppresses a starting current that flows from a battery to a motor when the motor is started by connecting an electromagnetic switch that opens and closes a main contact provided in a motor circuit for energizing a starter motor from a battery. A resistor for,
An electromagnetic relay that opens and closes the relay contact according to the excitation state of the relay coil that bypasses this resistor and is connected to the motor circuit and forms an electromagnet by energization;
A control circuit for controlling the excitation state of the relay coil in order to set a time for energizing the motor from the battery via the resistor when starting the motor;
This control circuit is an engine starter that is housed inside the casing of an electromagnetic relay,
The electromagnetic relay has a normally closed contact structure in which the relay contact is closed when the relay coil is not excited.
The control circuit excites the relay coil so that the relay contact is opened before the electromagnetic switch closes the main contact, and the relay coil is closed so that the relay contact is closed after the electromagnetic switch closes the main contact. With excitation ,
The electromagnetic switch further includes an exciting coil and a plunger that is movable by the exciting coil.
In the control circuit, the electromagnetic switch further includes an exciting coil and a plunger movable by the exciting coil.
The control circuit energizes the electromagnetic switch and opens a relay contact by the control circuit.
When the main contact closes at a timing later than the timing at which the plunger attracted by energization of the electromagnetic switch moves, the current from the battery via the resistor flows to the motor, and the control circuit passes the current via the resistor. After the current flows to the motor, the relay coil is de-energized to close the relay contact, and an energization path is formed to short-circuit both ends of the resistor, and the battery voltage is applied to the motor through this energization path. Features.
上記の構成によれば、制御回路を電磁継電器の筐体内部に収容することで、制御回路専用の筐体を必要としないため、配線を接続するためのコネクタ等の接続個所を減らすことができ、且つ、電磁継電器周りの配線を簡素化できるので、信頼性の向上につながる。
また、制御回路を電磁継電器の筐体内部に収容することで、電磁継電器とは別に制御回路の設置スペースを確保する必要がなく、搭載性を向上できる。
さらに、電磁継電器は、リレーコイルが非励磁の時にリレー接点が閉成する常閉接点構造を有するので、何らかの異常により制御回路の作動が停止してリレーコイルへの駆動陣号が遮断されると、リレー接点が閉成して、抵抗体をバイパスする通電経路が形成される。その結果、抵抗体を流れる電流が制限されるため、抵抗体の発熱が抑制されて、異常発熱により抵抗体が溶断することを回避できる。その後、システムが正常に戻った時に、抵抗体は溶断していないので、抵抗体を取り替える必要はなく、そのまま使用することができる。
According to the above configuration, housing the control circuit inside the electromagnetic relay housing eliminates the need for a housing dedicated to the control circuit, thereby reducing the number of connection points such as connectors for connecting wires. In addition, since the wiring around the electromagnetic relay can be simplified, reliability is improved.
In addition, by housing the control circuit inside the casing of the electromagnetic relay, it is not necessary to secure an installation space for the control circuit separately from the electromagnetic relay, and the mountability can be improved.
Furthermore, since the electromagnetic relay has a normally closed contact structure in which the relay contact is closed when the relay coil is de-energized, the operation of the control circuit is stopped due to some abnormality, and the drive number to the relay coil is cut off. The relay contact is closed, and an energization path that bypasses the resistor is formed. As a result, since the current flowing through the resistor is limited, heat generation of the resistor is suppressed, and the resistor can be prevented from fusing due to abnormal heat generation. Thereafter, when the system returns to normal, the resistor is not blown, so it is not necessary to replace the resistor and it can be used as it is.
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
(実施例1)
実施例1に示すエンジン始動装置は、図1に示す様に、エンジンを始動するためのスタータ1と、このスタータ1のモータ回路に設けられる電磁継電器(以下、モータ通電用リレー2と呼ぶ)とを備える。
スタータ1は、図1に示す様に、回転力を発生するモータ3と、このモータ3に駆動されて回転する出力軸4と、この出力軸4の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体(後述する)と、このピニオン移動体を反モータ方向(図示右方向)へ押し出す働きを有すると共に、モータ回路に設けられるメイン接点(後述する)を開閉する電磁スイッチ5と、モータ3を起動する際に、バッテリ6からモータ3に流れる起動電流を抑制するための抵抗体7を内蔵した上記のモータ通電用リレー2等より構成される。なお、モータ3と出力軸4との間に、モータ3の回転を減速してトルクを増幅するための減速装置(例えば、遊星歯車減速機)を設けても良い。
Example 1
As shown in FIG. 1, the engine starting device shown in the first embodiment is a starter 1 for starting the engine, and an electromagnetic relay (hereinafter referred to as a motor energizing relay 2) provided in the motor circuit of the starter 1. Is provided.
As shown in FIG. 1, the starter 1 is provided with a
モータ3は、永久磁石または電磁石によって構成される界磁(図示せず)と、整流子3aを有する電機子3bと、整流子3aの外周に配置されるブラシ8等を備える周知の整流子電動機である。
ピニオン移動体は、クラッチ9とピニオン10とで構成される。
クラッチ9は、出力軸4の外周にヘリカルスプライン嵌合するアウタと、ピニオン10と一体に設けられるインナと、アウタとインナとの間で回転力の伝達を断続するローラ等より構成され、このローラを介してアウタ側(出力軸4)からインナ側(ピニオン10)へ一方向のみ回転力を伝達する一方向クラッチとして構成されている。
ピニオン10は、エンジンの始動時に、出力軸4の外周上を反モータ方向へ移動してエンジンのリングギヤ11に噛み合い、モータ3の回転力をリングギヤ11に伝達して、リングギヤ11を回転させる。
The
The pinion moving body includes a clutch 9 and a
The clutch 9 includes an outer that is helically splined to the outer periphery of the output shaft 4, an inner that is provided integrally with the
When the engine is started, the
電磁スイッチ5は、スタータリレー12を介してバッテリ6に接続される励磁コイル13と、この励磁コイル13の内周を軸心方向に可動するプランジャ14とを有し、励磁コイル13への通電により形成される電磁石の吸引力によってプランジャ14を軸方向に駆動し、このプランジャ14の移動に連動してメイン接点の開閉を行うと共に、シフトレバー15を介してピニオン移動体を反モータ方向へ押し出す働きを有する。
メイン接点は、図示しない2本の端子ボルトを介してモータ回路に接続される一組の固定接点16、17を有し、プランジャ14の動きに連動して軸方向に可動する可動接点18が一組の固定接点16、17に当接して両固定接点16、17間が電気的に導通することで閉成(オン)し、可動接点18が一組の固定接点16、17から開離することで開成(オフ)する。なお、2本の端子ボルトは、モータ回路の高電位側(バッテリ側)に接続されるB端子ボルト、および、モータ回路の低電位側(モータ側)に接続されるM端子ボルトと呼ぶ。
The
The main contact has a pair of fixed
次に、モータ通電用リレー2の構成を図2を基に詳細に説明する。
モータ通電用リレー2は、抵抗体7をバイパスしてモータ回路に接続されるリレー接点(後述する)を有し、通電により電磁石を形成するリレーコイル19の励磁状態に応じてリレー接点を開閉する働きを有する。
このモータ通電用リレー2は、磁気回路を兼ねるリレーケース20と、このリレーケース20の内部に収容される上記のリレーコイル19と、このリレーコイル19の一端側(図示左側)に隣接して配置される磁性体プレート21と、リレーコイル19の内周を軸方向に可動する可動鉄心22と、リレーコイル19の他端側に隣接して配置される隔壁部材23と、可動鉄心22と軸方向に対向して配置される固定鉄心24と、リレーケース20の開口部を塞いだ状態でリレーケース20に固定される樹脂製の接点カバー25と、この接点カバー25に固定される2本の外部接続端子26、27と、この2本の外部接続端子26、27を介してモータ回路に接続される第1、第2の固定接点28、29と、この第1、第2の固定接点28、29の間を電気的に断続する可動接点30と、2本の外部接続端子26、27の間に電気的に接続される上記の抵抗体7と、リレーコイル19の励磁状態を制御する制御回路31等より構成される。
Next, the configuration of the
The
The
リレーケース20は、軸方向の一端側(図示左側)に平坦な底部20aを有し、軸方向の他端側が開口する有底円筒状に設けられている。このリレーケース20は、例えば、絞り加工によって製造され、リレーコイル19を内部に収容する軸方向の一端側より他端側の方が内径が若干大きく形成され、内周面に段差が設けられている。
リレーケース20の底部20aの外側面には、金属製のブラケット32が溶接等により機械的に接合され、このブラケット32を介して、例えば、スタータ1のハウジング(図示せず)にモータ通電用リレー2が固定される。
リレーコイル19は、樹脂製のボビン33に巻線されて、高電位側である一方の端部が制御回路31に接続され、低電位側である他方の端部が磁性体であるリレーケース20を介してアースに接続されている(図1参照)。
The
A
The
磁性体プレート21は、例えば、リレーケース20と略同寸法の板厚を有し、径方向の中央部に丸孔を有する円環状に形成されて、リレーケース20と可動鉄心22との間に径方向の磁気通路(磁気回路の一部)を形成している。丸孔の内径は、その内側を可動鉄心22が軸方向に移動できる程度に、可動鉄心22の外径より若干大きく開口している。
可動鉄心22は、磁性体プレート21の丸孔を通り抜けてリレーコイル19の内側(ボビン33の内周)を軸方向に移動可能に設けられている。この可動鉄心22は、例えば、径方向の中心を通って軸方向に切断した断面形状(図2に示す断面形状)がH型形状に形成され、軸方向の両側に凹部を有している。また、可動鉄心22の一端側の端部は、磁性体プレート21よりリレーケース20の底部側へ突き出ている。
The
The
リレーケース20の底部20aと、可動鉄心22および磁性体プレート21との間には、非磁性体(例えば、樹脂あるいはゴム等)により形成されたスペーサ部材34が配置されている。なお、スペーサ部材34は、リレーケース20の底部20aと可動鉄心22との間にだけ配置することも出来る。つまり、リレーケース20の底部20aと磁性体プレート21との間にスペーサ部材34が無くても良く、リレーケース20の底部20aと磁性体プレート21との間に隙間(空間)が有っても良い。あるいは、可動鉄心22の動作上に問題が無ければ、磁性体プレート21の厚みを厚くして、リレーケース20の底部20aに磁性体プレート21を接触させても良い。
A
隔壁部材23は、第2の隔壁部材であり、リレーケース20より板厚が厚く形成され、リレーケース20の内周から径方向に磁気通路(磁気回路の一部)を形成している。この隔壁部材23は、板厚方向のコイル側外径端部(図2左側の外径端部)が、リレーケース20の内周に設けられた段差に当接して、コイル側の位置が規制されている。
固定鉄心24は、隔壁部材23の内径側に連続して一体に設けられ、且つ、隔壁部材23よりリレーコイル19の内周側へ入り込んで、可動鉄心22と軸方向に対向して配置されている。なお、隔壁部材23と固定鉄心24は、必ずしも一体に設ける必要はなく、両者を別体に設けて、連続した磁気通路が形成される様に、電気的、且つ、機械的に接合しても良い。
The
The fixed
以下、隔壁部材23と固定鉄心24とを合わせて磁気回路構成部品と呼ぶ。この磁気回路構成部品は、制御回路31と共に、ボビン33と一体に形成される樹脂部材33aにモールド(インサート成形)され、ボビン33と一体化されている。
また、磁気回路構成部品には、後述するシャフト35を通すために、径方向の中央部を軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。
接点カバー25は、筒状の脚部25aを有する有底形状に設けられており、脚部25aの先端側がリレーケース20の開口部の内周に挿入されて、隔壁部材23の反コイル側(図2の右側)の外径部端面に当接した状態で組み付けられ、脚部25aの周方向の一部あるいは全周にリレーケース20の開口端部をかしめて固定されている。
接点カバー25とリレーケース20との間は、例えば、Oリング等のシール部材36によってシールされ、外部から水等の浸入を防止している。
Hereinafter, the
Further, a through hole is formed in the magnetic circuit component so as to penetrate the central portion in the radial direction in the axial direction so as to pass the
The
The
2本の外部接続端子26、27は、ケーブルを介してバッテリ6の正極ターミナルに接続される第1の外部接続端子26と、例えば、金属製の連結部材またはケーブル等を介して、電磁スイッチ5のB端子ボルトに接続される第2の外部接続端子27である。この第1、第2の外部接続端子26、27は、図2に示す様に、それぞれ、ボルト形状を有し、接点カバー25の内側にボルト頭部を配置し、接点カバー25の有底部に形成された貫通孔を通って接点カバー25の外側へボルトねじ部が突き出されており、ワッシャ37、38により接点カバー25に固定されている。
The two
リレー接点は、第1、第2の固定接点28、29により構成され、可動接点30が第1、第2の固定接点28、29に当接して、両固定接点28、29間が可動接点30を通じて電気的に導通することにより閉成(オン)し、可動接点30が第1、第2の固定接点28、29から開離することにより開成(オフ)する。
第1の固定接点28は、隔壁部材23より反コイル側に形成される接点カバー25の内部空間(以下、接点室39と呼ぶ)に配置され、第1の外部接続端子26と電気的に接続され、且つ、機械的に固定されている。
第2の固定接点29は、第1の固定接点28と同様に、接点室39に配置され、第2の外部接続端子27と電気的に接続され、且つ、機械的に固定されている。
なお、第1、第2の固定接点28、29は、例えば、第1、第2の外部接続端子26、27のボルト頭部と一体に設けることも可能である。
The relay contact is composed of first and second
The first fixed
Similarly to the first fixed
The first and second
可動接点30は、第1、第2の固定接点28、29より軸方向の他端側に配置され、リレーコイル19が非励磁の時に、接点圧スプリング40の荷重を受けて第1、第2の固定接点28、29に押圧されている(図2参照)。また、リレーコイル19が励磁されると、固定鉄心24に吸着される可動鉄心22の動きがシャフト35を介して伝達されることにより、可動接点30が接点圧スプリング40を押し縮めながら軸方向の他端側(図2の右側)へ移動して第1、第2の固定接点28、29から開離する。
つまり、モータ通電用リレー2は、図2に示す様に、リレーコイル19が非励磁の時にリレー接点が閉じている常閉接点構造を有している。
The
That is, as shown in FIG. 2, the
シャフト35は、可動鉄心22とは別体に設けられ、樹脂部材により形成されている。このシャフト35は、磁気回路構成部品に形成された貫通孔の内周に設けられるガイド部材33bの内周を挿通して軸方向に配置されている。
シャフト35の一端側の端部には、フランジ部35aが設けられ、このフランジ部35aが、可動鉄心22に形成された一方の凹部に嵌合している。また、シャフト35の他端側の端面は、リレーコイル19が非励磁の時に、可動接点30に接触することはなく、図2に示す様に、若干の隙間が確保されている。但し、接点圧スプリング40によって可動接点30と第1、第2の固定接点28、29との間に付与される接点圧に影響を生じなければ、つまり、接点圧が低下しなければ、シャフト35の他端側の端面が可動接点30の表面に軽く接触していても良い。
The
A
ガイド部材33bは、ボビン33と一体に形成された樹脂部材33aの一部であり、磁気回路構成部品に形成された貫通孔の内周に沿って円筒状に形成されている。
また、磁気回路構成部品の貫通孔の内周とシャフト35の外周との隙間には、固定鉄心24に対し可動鉄心22をセット側(反固定鉄心方向)へ引き離すためのリターンスプリング41が配設されている。このリターンスプリング41は、一端がシャフト35のフランジ部35aに支持され、他端がガイド部材33bの軸方向端面に支持されている。これにより、シャフト35は、フランジ部35aが可動鉄心22の凹部に嵌合した状態で、リターンスプリング41の荷重により可動鉄心22に押さえ付けられている。
The
Further, a
抵抗体7は、接点室39内に配設されて、一方の端部が第1の外部接続端子26のボルト頭部と電気的、且つ、機械的に接合され、他方の端部が第2の外部接続端子27のボルト頭部と電気的、且つ、機械的に接合されている。
この抵抗体7は、シャフト35の外周面と接触することはなく、且つ、抵抗体7が赤熱した時に、樹脂製である接点カバー25および樹脂部材33aが熱的ダメージを受けることがない様に、接点カバー25の内周面および樹脂部材33aの表面との間に所定の空間が確保された状態で配置されている。
The
The
制御回路31は、例えば、ICによって構成され、内部の回路素子を保護するパッケージが隔壁部材23の表面に密接させた状態で取り付けられ、前記の如く、磁気回路構成部品と共に、ボビン33と一体に形成された樹脂部材33aにモールドされている。
なお、制御回路31は、隔壁部材23の表面にパッケージを密接させた状態で取り付けることができれば良く、例えば、図2に示す様に、隔壁部材23の反コイル側(図示右側)、あるいは、図3に示す様に、隔壁部材23のコイル側(図示左側)に配置することも出来る。
The
The
次に、エンジン始動装置の作動を説明する。
図1に示す始動スイッチ42がオンすると、スタータリレー12が閉成すると共に、制御回路31にトリガ信号が送信されて、制御回路31よりモータ通電用リレー2に駆動信号が出力される。モータ通電用リレー2は、制御回路31によって予め決められた所定時間だけ駆動信号がオンとなり、その間、リレーコイル19が励磁されてリレー接点が開成する。なお、始動スイッチ42は、例えば、ユーザによる手動操作、あるいは、アイドルストップ装置(エンジンの停止および再始動を自動制御する装置)を搭載する車両において、アイドルストップが実施されてエンジンが停止した後、または、停止するまでの減速期間中に、ユーザが車両を発進させようとする操作(例えば、ブレーキの解除操作、ドライブレンジへのシフト操作等)を行った場合にオン操作される。
Next, the operation of the engine starting device will be described.
When the
スタータリレー12が閉成して、電磁スイッチ5の励磁コイル13に通電されると、電磁石が形成されてプランジャ14が吸引される。このプランジャ14の移動により、シフトレバー15を介してピニオン10がクラッチ9と一体に出力軸4の外周上をヘリカルスプラインに沿って回転しながら反モータ方向へ押し出され、ピニオン10の軸方向端面がリングギヤ11の軸方向端面に当接して停止する。また、プランジャ14の移動により、ピニオン10がリングギヤ11に当接するのと略同時(実際は、若干の機械的な遅れが生じる)にメイン接点が閉成する。
なお、ピニオン10がリングギヤ11に当接することなく、そのままスムーズに噛み合うことも有り得るが、確率的には極めて小さく、通常は、リングギヤ11の端面に当接することが多い。
When the
The
モータ通電用リレー2のリレー接点が開成した後、メイン接点が閉成すると、バッテリ6から抵抗体7を経由してモータ3に電流が流れる。この時、バッテリ6の全電圧より低い電圧がモータ3に印加され、抑制された電流が流れることにより、低速度でモータ3が回転する。
モータ3の回転を受けてピニオン10がリングギヤ11に噛み合った後、モータ通電用リレー2に対する駆動信号がオフとなる。これにより、リレー接点が閉成して、抵抗体7の両端を短絡する通電経路が形成される。その結果、バッテリ6の全電圧によりモータ3に通電されるため、モータ3が高速度で回転し、そのモータ3の回転がピニオン10からリングギヤ11に伝達されてエンジンをクランキングする。
クランキングからエンジンが始動すると、スタータリレー12が開成して励磁コイル13への通電が停止されるため、メイン接点が開成して、バッテリ6からモータ3への電力供給が停止される。
When the main contact is closed after the relay contact of the
After receiving the rotation of the
When the engine is started from cranking, the
(実施例1の効果)
実施例1のエンジン始動装置は、リレーケース20と接点カバー25とで構成されるモータ通電用リレー2の筐体内部に制御回路31を収容することで、制御回路専用の筐体を必要としない。その結果、配線を接続するためのコネクタ等の接続個所を減らすことができ、且つ、モータ通電用リレー2の周辺の配線を簡素化できるので、信頼性の向上につながる。
また、制御回路31をモータ通電用リレー2の筐体内部に収容することで、制御回路31とリレーコイル19との電気的な接続を容易にでき、且つ、モータ通電用リレー2とは別に制御回路31の設置スペースを確保する必要がないので、搭載性を向上できる。
(Effect of Example 1)
The engine starter according to the first embodiment accommodates the
In addition, by housing the
さらに、制御回路31をモータ通電用リレー2と別に設置する(モータ通電用リレー2の外部に制御回路31を配置する)場合は、制御回路31とリレーコイル19とを電気配線によって接続し、その電気配線が外部に露出するため、電気配線の取り回しに注意を要すると共に、外部からの振動(例えば、エンジン振動)により断線する恐れがある。
これに対し、本実施例では、制御回路31とリレーコイル19との電気的な接続をモータ通電用リレー2の筐体内部で完結できるため、制御回路31とリレーコイル19とを接続する電気配線をモータ通電用リレー2の外部に取り回す必要はなく、振動による断線の恐れもない。また、制御回路31をモータ通電用リレー2の筐体内部に収容することにより、そのモータ通電用リレー2の筐体によって防水性を確保できるので、信頼性及び耐環境性を向上できる。
Furthermore, when the
On the other hand, in this embodiment, since the electrical connection between the
実施例1では、制御回路31にICを用いているので、例えば、基板上に複数の回路素子を搭載した基板回路と比較して耐熱性が向上する。また、制御回路31のパッケージを放熱性を有する隔壁部材23に密接させて取り付けているため、回路の損失による発熱(ジュール熱)を隔壁部材23へ放熱することができ、回路の寿命向上、および、通電時間の拡大が可能となる。さらに、その隔壁部材23と共に制御回路31をボビン33と一体に形成された樹脂部材33aにモールドすることで制御回路31を確実に固定でき、且つ、リレー接点の摩耗粉等がIC端子間に堆積することがないので、IC端子間の絶縁低下を防止できる。
これにより、環境温度及び振動の厳しい条件下でのモータ通電用リレー2の使用が可能となり、制御回路31の耐環境性を向上できる。
In the first embodiment, since an IC is used for the
As a result, the
また、実施例1に示す制御回路31は、図1に示す様に、バッテリ6からリレーコイル19に電力を供給する電源ラインに電気的に接続され、且つ、リレーコイル19より上流側に配置されている。この構成によれば、電源入力端子、リレーコイル19の信号入力端子、および、リレーコイル19のアース端子の信号経路を大幅に変更することなく、制御回路31を電源入力端子とリレーコイル19との間に割り込ませるだけで機能するため、類似の電磁継電器に対し、容易に本発明の制御回路31を流用することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 1, the
さらに、モータ通電用リレー2は、リレーコイル19が通電された状態でリレー接点が開成し、リレーコイル19が非励磁の時にリレー接点が閉成する常閉接点型である。従って、リレー接点が開成している時、つまり、抵抗体7を経由してモータ3に通電されている時に、何らかの異常により制御回路31の作動が停止してモータ通電用リレー2への駆動信号が途絶えると、リレーコイル19への通電が遮断されてリレー接点が閉成する。この場合、抵抗体7の両端を短絡する短絡経路が形成されるため、モータ通電用リレー2への駆動信号が途絶えても、抵抗体7に電流が流れ続けることはない。その結果、抵抗体7の発熱が抑制されて、抵抗体7が溶断することを防止できる。また、リレー接点が閉成することにより、バッテリ6の全電圧が印加されてモータ3に電流を流すことができるので、確実にエンジンを始動できる。
Further, the
以下、本発明に係る他の実施例(実施例2〜7)について説明する。
なお、実施例1と共通する構成部品については、実施例1と同一番号を付与し、その説明は省略する。
(実施例2)
この実施例2は、実施例1と同じく、制御回路31にICを用いたものであり、且つ、図4、図5、図6に示す様に、ICのパッケージを磁性体プレート21の反コイル側(図示左側)の表面に密接させて取り付けた一例である。
この実施例2の構成においても、モータ通電用リレー2の筐体内部に制御回路31を収容することにより、実施例1と同様の効果を得ることができる。
Hereinafter, other examples (Examples 2 to 7) according to the present invention will be described.
In addition, about the component which is common in Example 1, the same number as Example 1 is provided and the description is abbreviate | omitted.
(Example 2)
In the second embodiment, as in the first embodiment, an IC is used for the
Also in the configuration of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by housing the
また、磁性体プレート21は、実施例1に記載した隔壁部材23と同様に、鉄等の金属製であり、放熱性を有しているので、ICのパッケージを磁性体プレート21に密接させて取り付けることにより、回路の損失による発熱を磁性体プレート21へ放熱することができ、回路の寿命向上、および、通電時間の拡大が可能となる。
さらに、樹脂製のスペーサ部材34に制御回路31をモールド成形することで、制御回路31を確実に固定でき、且つ、リレー接点の摩耗粉等がIC端子間に堆積することがないので、IC端子間の絶縁低下を防止できる。これにより、環境温度及び振動の厳しい条件下でのモータ通電用リレー2の使用が可能となり、制御回路31の耐環境性を向上できる。
Further, the
Further, by molding the
(実施例3)
先の実施例1では、バッテリ6からリレーコイル19に電力を供給する電源ラインに対し、リレーコイル19より上流側に制御回路31を接続しているが、この実施例3では、図7に示す様に、リレーコイル19の電源ラインに対し、リレーコイル19より下流側に制御回路31を接続している。
本実施例の構成によれば、リレーコイル19を流れ出る電流を制御回路31のアース端子からアース側に流すことができる。つまり、制御回路31のアース端子とリレーコイル19のアース端子とを共通化できるので、端子数を減らすことが可能となる。
Example 3
In the first embodiment, the
According to the configuration of the present embodiment, the current flowing out of the
(実施例4)
この実施例4は、図8、図9に示す様に、制御回路31に電力を供給する電源ラインと、リレーコイル19に電力を供給する電源ラインと、制御回路31を起動するためのトリガ信号を送信する信号ラインとを共通化して、バッテリ6からスタータリレー12を介して電磁スイッチ5の励磁コイル13に通電するための通電ライン45に接続し、この通電ライン45より、制御回路31、及び、リレーコイル19に対する電力の供給を受けると共に、トリガ信号を取り込む様に構成した例である。
上記の構成によれば、電源ラインと信号ラインとを共通化することで、電源専用ラインを省略できるため、モータ通電用リレー2の端子数を減らして簡素化することが可能となる。これにより、モータ通電用リレー2は、従来の車両配線を大幅に変更することなく、電磁スイッチ5の通電ライン45からの分岐信号を供給するのみで機能する。
なお、この実施例4では、図8に示すように、制御回路31をリレーコイル19の上流側に配置する、あるいは、図9に示すように、制御回路31をリレーコイル19の下流側に配置することも出来る。
Example 4
In the fourth embodiment, as shown in FIGS . 8 and 9 , a power supply line for supplying power to the
According to the above configuration, since the power supply line and the signal line are shared, the power supply dedicated line can be omitted, so that the number of terminals of the
In Example 4, as shown in FIG. 8, placing the
(実施例5)
この実施例5は、実施例4に記載した構成、つまり、電源ラインと信号ラインとを共通化して、電磁スイッチ5の励磁コイル13に通電するための通電ライン45に接続した構成において、図10に示す様に、制御回路31の内部にサージ吸収素子46とMOSFET47とを直列に接続して配置した一例である。
サージ吸収素子46は、例えば、ダイオードを使用することができ、リレーコイル19への通電オフ時、つまり、通電ライン45に設けられるスタータリレー12を開成した時に発生するサージを吸収する働きを有する。
(Example 5)
The fifth embodiment, the configuration described in Example 4, that is, made common and a power supply line and the signal line, in the configuration that is connected to the
The
MOSFET47は、リレーコイル19の励磁状態を制御するためのスイッチング素子であり、電磁スイッチ5の励磁コイル13から通電ライン45を通って制御回路31に回り込むサージをMOSFET47に形成される寄生ダイオード47aにより吸収できる。 上記の構成によれば、通電停止時に電磁スイッチ5の励磁コイル13で発生するサージが起因するスタータリレー12の接点から生じるアークを低減できるため、スタータリレー12の接点寿命を向上できる。
The
(実施例6)
この実施例6では、モータ通電用リレー2の筐体内部に収容する制御回路31が備える機能について説明する。
本実施例の制御回路31は、以下に説明する起動電流抑制禁止機能、温度保護機能、過電流保護機能、および、抵抗体通電時間調整機能の何れか一つの機能、または、複数の機能を備えている。
起動電流抑制禁止機能は、例えば、エンジンの停止および再始動を自動制御するアイドルストップ車両において、システム上、アイドルストップが禁止されている時、言い換えると、エンジンが掛かり難い冷間時には、モータ3の起動電流を抑制する働きを禁止する機能である。つまり、モータ3の起動時に抵抗体7を経由してモータ3に通電するのではなく、リレー接点を閉成して、バッテリ6の全電圧によりモータ3に通電する。これにより、エンジンが掛かり難い冷間時等においても、エンジンの始動性が向上する。
(Example 6)
In the sixth embodiment, functions provided in the
The
For example, in an idle stop vehicle that automatically controls stop and restart of the engine, the start-up current suppression prohibiting function is disabled when the idle stop is prohibited on the system, in other words, when the
温度保護機能は、予め設定された許容温度を超える異常温度を感知した時に、制御回路31に供給される電力を自ら遮断する機能であり、異常温度で使用されることによる回路故障の誘発を防止できる。
過電流保護機能は、予め設定された許容電流を超える過電流が流れた時に、制御回路31に供給される電力を自ら遮断する機能であり、過電流が流れることによる回路故障の誘発を防止できる。
抵抗体通電時間調整機能は、モータ3の起動時に抵抗体7を経由してモータ3に通電する際に、抵抗体7への通電時間を調整できる機能であり、例えば、スタータ1の高温時に抵抗体7への通電時間(リレー接点が開成している時間)を延長することで、エンジンの始動性を向上でき、且つ、スタータ電流により発生するバッテリ6の電圧降下を抑制できる様に、スタータ電流をバランス良く供給することが可能となる。
The temperature protection function is a function that cuts off the electric power supplied to the
The overcurrent protection function is a function that cuts off the electric power supplied to the
The resistor energization time adjustment function is a function that can adjust the energization time to the
(実施例7)
この実施例7に示すモータ通電用リレー2は、実施例1と同じく、リレーコイル19が非励磁の時に、可動接点30が第1、第2の固定接点28、29に当接してリレー接点が閉成する常閉接点構造を有している。
また、制御回路31は、接点室39内に配置され、且つ、実施例8に記載した4つの機能のうち、少なくとも温度保護機能を備えている。この制御回路31は、抵抗体7への通電時に、その抵抗体7から放射される輻射熱を受ける。但し、制御回路31は、抵抗体7の発熱によって温度保護機能が働く前に故障することがない様に、抵抗体7との間に適宜な距離を保って配置されている。言い換えると、抵抗体7が発熱した時に、温度保護機能が有効に機能する領域に配置されている。
(Example 7)
In the
The
本実施例の構成によれば、例えば、抵抗体7への異常な連続通電によって抵抗体7が発熱し、制御回路31が異常温度を感知すると、温度保護機能の働きにより、制御回路31への電力供給が遮断される。これにより、制御回路31の作動が停止して、リレーコイル19への駆動信号が遮断されるため、リレー接点が閉成して、抵抗体7をバイパスする通電経路が形成される。その結果、抵抗体7を流れる電流が制限されるため、抵抗体7の発熱が抑制されて、異常発熱により抵抗体7が溶断することを回避できる。
その後、システムが正常に戻った時に、抵抗体7は溶断していないので、抵抗体7を取り替える必要はなく、そのまま使用することができ、且つ、制御回路31も故障していないので、モータ通電用リレー2は正常に機能する。
According to the configuration of the present embodiment, for example, when the
After that, when the system returns to normal, the
(本発明に係る変形例)
実施例1では、抵抗体7の両端を第1、第2の外部接続端子26、27のボルト頭部に接合する一例を記載したが、本発明のモータ通電用リレー2は、第1の外部接続端子26と第2の外部接続端子27との間に抵抗体7が電気的に接続されていれば良いので、必ずしも、上記の様に、抵抗体7の両端を第1、第2の外部接続端子26、27のボルト頭部に直接接合する必要はなく、間接的に接合しても良い。
実施例1に記載したモータ通電用リレー2のリレーケース20は、有底の円筒形状であるが、必ずしも外周形状が円筒形状である必要はなく、軸方向と直交する断面形状が多角形状(例えば、四角形、六角形等)であっても良い。
また、上記の各実施例では、モータ通電用リレー2を電磁スイッチ5のメイン接点より上流側に設けているが、メイン接点より下流側、つまり、M端子ボルトとモータ3との間に設けることも可能である。
(Modification of the present invention)
In the first embodiment, an example in which both ends of the
The
In each of the above embodiments, the
1 スタータ
2 モータ通電用リレー(電磁継電器)
3 モータ
5 電磁スイッチ
6 バッテリ
7 抵抗体
16 固定接点(メイン接点)
17 固定接点(メイン接点)
18 可動接点(メイン接点)
12 スタータリレー
13 電磁スイッチの励磁コイル
19 リレーコイル
20 リレーケース(電磁継電器の筐体)
25 接点カバー(電磁継電器の筐体)
28 第1の固定接点(リレー接点)
29 第2の固定接点(リレー接点)
30 可動接点(リレー接点)
31 制御回路
1
3
17 Fixed contact (main contact)
18 Movable contact (main contact)
12
25 Contact cover (enclosure of electromagnetic relay)
28 First fixed contact (relay contact)
29 Second fixed contact (relay contact)
30 Movable contact (relay contact)
31 Control circuit
Claims (1)
前記モータ(3)に流れる起動電流を抑制するための抵抗体(7)と、
この抵抗体(7)をバイパスして前記モータ回路に接続されるリレー接点を有し、通電によって電磁石を形成するリレーコイル(19)の励磁状態に応じて前記リレー接点を開閉する電磁継電器(2)と、
前記モータ(3)の起動時に前記バッテリ(6)から前記抵抗体(7)を経由して前記モータ(3)に通電する時間を設定するために、前記リレーコイル(19)の励磁状態を制御する制御回路(31)とを備え、
この制御回路(31)が前記電磁継電器(2)の筐体内部に収容されるエンジン始動装置であって、
前記電磁継電器(2)は、前記リレーコイル(19)が非励磁の時に前記リレー接点が閉成する常閉接点構造を有し、
前記制御回路(31)は、前記電磁スイッチ(5)が前記メイン接点を閉成する前に前記リレー接点が開成するように前記リレーコイル(19)を励磁し、前記電磁スイッチ(5)が前記メイン接点を閉成した後に前記リレー接点が閉成するように前記リレーコイル(19)を非励磁とし、
電磁スイッチ(5)は、さらに励磁コイル(13)と、この励磁コイル(13)により可動するプランジャ(14)とを有するとともに、
前記制御回路(31)は、
前記電磁スイッチ(5)に通電されるとともに、制御回路(31)により前記リレー接点が開成し、
前記電磁スイッチ(5)への前記通電により吸引された前記プランジャ(14)が移動するタイミングより遅れたタイミングでメイン接点が閉成することによりバッテリ(6)から抵抗体(7)を経由した電流がモータ(3)に流れ、
制御回路(31)は、前記抵抗体(7)を経由した電流がモータ(3)に流れた後で前記リレーコイル(19)を非励磁として前記リレー接点を閉成して、抵抗体(7)の両端を短絡する通電経路が形成され、バッテリ(6)の電圧がこの通電経路で、モータ(3)に印加されることを特徴とするエンジン始動装置。 An electromagnetic switch (5) for opening and closing a main contact provided in a motor circuit for energizing the motor (3) of the starter (1) from the battery (6), and starting the motor (3) connected to the motor circuit A resistor (7) for suppressing a starting current flowing from the battery (6) to the motor (3) when
An electromagnetic relay (2) that has a relay contact that bypasses the resistor (7) and is connected to the motor circuit, and that opens and closes the relay contact according to the excitation state of a relay coil (19) that forms an electromagnet when energized. )When,
In order to set a time for energizing the motor (3) from the battery (6) via the resistor (7) when the motor (3) is started, the excitation state of the relay coil (19) is controlled. A control circuit (31) for
This control circuit (31) is an engine starter housed inside the casing of the electromagnetic relay (2),
The electromagnetic relay (2) has a normally closed contact structure in which the relay contact is closed when the relay coil (19) is de-energized,
The control circuit (31) excites the relay coil (19) so that the relay contact is opened before the electromagnetic switch (5) closes the main contact, and the electromagnetic switch (5) The relay coil (19) is de-energized so that the relay contact is closed after the main contact is closed ,
The electromagnetic switch (5) further includes an excitation coil (13) and a plunger (14) movable by the excitation coil (13).
The control circuit (31)
While energizing the electromagnetic switch (5), the relay contact is opened by the control circuit (31),
The main contact closes at a timing delayed from the timing at which the plunger (14) attracted by the energization to the electromagnetic switch (5) is moved, whereby the current from the battery (6) via the resistor (7). Flows to the motor (3)
The control circuit (31) closes the relay contact by de-energizing the relay coil (19) after the current passing through the resistor (7) flows to the motor (3), and the resistor (7 ) Is formed, and the voltage of the battery (6) is applied to the motor (3) through this energization path .
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