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JP2018091340A - Engine starting device - Google Patents

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JP2018091340A
JP2018091340A JP2018040101A JP2018040101A JP2018091340A JP 2018091340 A JP2018091340 A JP 2018091340A JP 2018040101 A JP2018040101 A JP 2018040101A JP 2018040101 A JP2018040101 A JP 2018040101A JP 2018091340 A JP2018091340 A JP 2018091340A
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JP
Japan
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starter
pinion
engine
rotation type
ring gear
Prior art date
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Pending
Application number
JP2018040101A
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Japanese (ja)
Inventor
崇 平林
Takashi Hirabayashi
崇 平林
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine starting device capable of shortening an engine starting time without enlarging an electromagnetic solenoid device 10.SOLUTION: Starter characteristic switching means can switch at least two stages between high rotation type and low rotation type. By using two plungers, a shift lever can be operated at one side, and motor rotational force can be transmitted to a pinion at the other side. A moving direction of two plungers is in parallel with a direction to push out the pinion, and electric power is supplied to a motor by movement of the second plunger for transmitting rotational force of the motor from the pinion to a ring gear, after the pinion is brought into contact with the ring gear, thus rotational force of low rotation is generated, and the pinon and the ring gear are engaged. Low rotation type starter characteristic is applied from start of energization to a solenoid SL1 to completion of engagement of the pinion 9 and the ring gear 8, and cranking to switch to high rotation-type starter characteristic is performed on the basis of the engagement.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スタータの出力特性を高回転型と低回転型との間で切り替えることができるエンジン始動装置に関する。 The present invention relates to an engine starter capable of switching an output characteristic of a starter between a high rotation type and a low rotation type.

従来、アイドリングストップ用のスタータには、エンジン再始動時にドライバーや同乗者のフィーリングを向上するため、できるだけエンジン再始動時間を短縮したいと言う要望がある。再始動時間を短縮するにはクランキング回転数を高くする方法があるが、エンジンフリクションが高い低温時での始動性と両立しようとすると、サイズが大きく高出力のモータを使用する必要がある。
モータサイズを大きくすることなく再始動時のクランキング回転数を高くする方法としては、高回転型と低回転型の出力特性を必要に応じて切り替えるものが有る。
例えば、特許文献1には、モータの界磁コイルに直巻コイルと分巻コイルとを備え、その分巻コイルに通電される界磁電流をECUにより制御することで高回転型の特性と高トルク型の特性とを切り替える技術が開示されている。
Conventionally, an idling stop starter has been requested to shorten the engine restart time as much as possible in order to improve the feeling of the driver and passengers when the engine is restarted. In order to shorten the restart time, there is a method of increasing the cranking rotational speed. However, in order to achieve both startability at low temperatures with high engine friction, it is necessary to use a motor with a large size and high output.
As a method of increasing the cranking rotation speed at the restart without increasing the motor size, there is a method of switching the output characteristics of the high rotation type and the low rotation type as necessary.
For example, in Patent Document 1, a motor field coil is provided with a series-wound coil and a shunt coil, and a field current supplied to the shunt coil is controlled by an ECU so that a high-rotation type characteristic and a high-power- A technique for switching between torque type characteristics is disclosed.

特開2004−197719号公報JP 2004-197719 A

上記の従来技術(特許文献1)では、例えば、エンジン始動時の出力特性を高回転型とすることで、アイドリングストップからのエンジン始動時間を短縮することが可能である。ところが、高回転型の特性では、モータ噛み合い時にピニオン回転数が高くなり過ぎることでピニオンがリングギヤに噛み合いにくくなるため、噛み合い信頼性が低下する問題がある。この問題を解決する方法として、噛み合い時にピニオンを押し出すドライブスプリングの荷重を高くすることが考えられる。
しかし、ドライブスプリングの荷重を高くすると、そのドライブスプリングの反力に抗してプランジャを吸引するソレノイドの吸引力も高くする必要がある。その結果、ソレノイドが大型化して車両への搭載性が悪化すると共に、スタータコストが上昇すると言う課題を生じる。
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、ソレノイドを大型化することなくエンジン始動時間の短縮を実現できるエンジン始動装置を提供することにある。
In the above prior art (Patent Document 1), for example, the engine start time from the idling stop can be shortened by setting the output characteristics at the time of engine start to a high rotation type. However, in the high rotation type characteristics, the pinion rotation speed becomes too high when the motor is engaged, so that the pinion becomes difficult to engage with the ring gear, and there is a problem that the engagement reliability is lowered. As a method for solving this problem, it is conceivable to increase the load of the drive spring that pushes out the pinion during meshing.
However, when the load of the drive spring is increased, it is necessary to increase the suction force of the solenoid that sucks the plunger against the reaction force of the drive spring. As a result, a problem arises that the solenoid becomes larger and the mountability on the vehicle deteriorates, and the starter cost increases.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an engine starter that can shorten the engine start time without increasing the size of the solenoid.

本発明は、ソレノイド(SL1)の第一プランジャ(21)への吸引力を利用したシフトレバー(22)の作動によりピニオン(9)をエンジンのリングギヤ(8)に向けて押し出し、且つ、
ソレノイド(SL2)の吸引力による第二プランジャ(23)の移動に応じてモータ(5)の回転力を前記ピニオン(9)から前記リングギヤ(8)に伝達して前記エンジンの始動を行うギヤ飛び込み式スタータ(1)と、
このスタータ(1)の出力特性(以下、スタータ特性と呼ぶ)を高回転型と低回転型との間で少なくとも二段階に切り替えることができるスタータ特性切替手段とを備えるエンジン始動装置であって、
前記ソレノイド(SL1)による第一プランジャ(21)の移動方向と前記第二プランジャ(23)の移動方向は同一軸線上でかつ前記ピニオンが押し出される方向と平行であり、
前記高回転型のスタータ特性でクランキングを行う場合に、前記スタータ(1)の作動開始後、前記ソレノイド(SL1)の前記第一プランジャ(21)への吸引力により前記ピニオン(9)が押し出され、前記リングギヤ(8)に当接し、その後、ソレノイド(SL2)の吸引力により前記第二プランジャ(23)が移動し、それにより前記モータ(5)に電力が供給されて低回転の回転力が発生し、その回転力が前記ピニオン(9)に伝達されて前記ピニオン(9)と前記リングギヤ(8)との噛み合いが成立し、少なくとも前記ピニオン(9)と前記リングギヤ(8)との噛み合いが完了するまでは前記低回転型のスタータ特性であり、スタータ特性切替手段は、前記低回転の回転力で成立した噛み合いに基づいて前記高回転型のスタータ特性に切り替える
ことを特徴とする。
The present invention pushes the pinion (9) toward the ring gear (8) of the engine by operating the shift lever (22) using the suction force of the solenoid (SL1) to the first plunger (21), and
A gear jump that starts the engine by transmitting the rotational force of the motor (5) from the pinion (9) to the ring gear (8) according to the movement of the second plunger (23) by the suction force of the solenoid (SL2). Formula starter (1),
An engine starter comprising starter characteristic switching means capable of switching an output characteristic (hereinafter referred to as starter characteristic) of the starter (1) between a high rotation type and a low rotation type in at least two stages,
The moving direction of the first plunger (21) by the solenoid (SL1) and the moving direction of the second plunger (23) are on the same axis and parallel to the direction in which the pinion is pushed out,
When performing cranking with the high-rotation type starter characteristics, after the starter (1) starts to operate, the pinion (9) is pushed out by the suction force of the solenoid (SL1) to the first plunger (21). Then, the second plunger (23) is moved by the suction force of the solenoid (SL2), and thereby the electric power is supplied to the motor (5) to reduce the rotational force of the low rotation. Is generated, and the rotational force is transmitted to the pinion (9) to establish engagement between the pinion (9) and the ring gear (8), and at least engagement between the pinion (9) and the ring gear (8). The starter characteristics switching means is based on the engagement established by the low rotational torque, and the high rotational starter characteristics And switches the motor characteristics.

本発明のスタータは、高回転型のスタータ特性でクランキングを行う場合に、少なくともピニオンとリングギヤとの噛み合いが完了するまでは低回転型に設定されるので、高回転型のスタータでピニオンがリングギヤに噛み合う場合と比較して、モータ噛み合い時のピニオン回転数を低減できる。つまり、ソレノイドの作動によって押し出されたピニオンがリングギヤに当接した後、モータの回転によりピニオンが回転してリングギヤに噛み合う時のピニオン回転数が低減するので噛み合い信頼性が向上する。   The starter of the present invention is set to a low rotation type until cranking is completed at least until the meshing between the pinion and the ring gear is completed when cranking with a high rotation type starter characteristic. Compared with the case of meshing with the motor, the number of pinion rotations when the motor is meshed can be reduced. In other words, after the pinion pushed out by the operation of the solenoid comes into contact with the ring gear, the rotation of the pinion is rotated by the rotation of the motor and the pinion rotation speed is reduced, so that the meshing reliability is improved.

また、ピニオンをリングギヤに押し込むためにドライブスプリングの荷重を大きくする必要はないので、ソレノイドの大型化を回避できる。すなわち、ソレノイドを大型化することなくエンジン始動時間の短縮が可能である。
さらに、ピニオンとリングギヤとの噛み合いに基づいて、高回転型に切り替えられてクランキングを行うので、スタータの作動開始から、エンジン始動までの時間を短縮できる。特に、本発明をアイドリングストップ用のスタータに適用した場合は、アイドリングストップからのエンジン始動時間を短縮できるので、ドライバーや同乗者のフィーリング向上に寄与する。
また、ピニオンとリングギヤとの当接後、兼用のプランジャに比して軽量の第二プランジャの移動によりモータに電力が供給されて回転力が発生する。よって、第二プランジャ移動による振動が小さく、ピニオン回転時にピニオンの振動が小さく抑えられ噛合位相を安定的に合致させやすい。従って、低回転の回転力であることと相まって、ピニオンとリングギヤとの噛合位相の合致タイミングを安定的にかつ長時間確保でき、回転開始からの回転実績が少なくても噛み合う確率が向上するので、ピニオン端面とリングギヤ端面とが当接しながら回転する際の端面摩耗を低減させつつ噛み合わせることができる。
Further, since it is not necessary to increase the load of the drive spring in order to push the pinion into the ring gear, it is possible to avoid an increase in the size of the solenoid. That is, the engine start time can be shortened without increasing the size of the solenoid.
Further, since cranking is performed by switching to the high rotation type based on the meshing between the pinion and the ring gear, the time from the start of the starter operation to the engine start can be shortened. In particular, when the present invention is applied to an idling stop starter, the engine start time from the idling stop can be shortened, which contributes to an improved feeling for the driver and passengers.
Further, after the pinion and the ring gear are brought into contact with each other, electric power is supplied to the motor by the movement of the second plunger that is lighter than that of the dual-purpose plunger, and a rotational force is generated. Therefore, the vibration due to the movement of the second plunger is small, and the vibration of the pinion is suppressed to be small during the rotation of the pinion, and the meshing phase is easily matched. Therefore, coupled with the low rotational torque, it is possible to stably ensure the engagement timing of the meshing phase between the pinion and the ring gear for a long time, and the probability of meshing is improved even if there is little rotation performance from the start of rotation. The pinion end surface and the ring gear end surface can be engaged with each other while reducing end surface wear when rotating while abutting.

実施例1に係るエンジン始動装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an engine starter according to Embodiment 1. FIG. エンジン始動時のスタータ電流とエンジン回転数の変動を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the starter electric current at the time of engine starting, and the fluctuation | variation of an engine speed. 図2に示す波形図の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the waveform diagram shown in FIG. 2.

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〕
実施例1のエンジン始動装置は、図1に示す様に、ギヤ飛び込み式スタータ1と、スタータリレー2、3を介してスタータ1の作動を制御する制御装置(以下、ECU4と呼ぶ)と、スタータ1の出力特性(以下、スタータ特性と言う)を切り替えることが出来るスタータ特性切替手段(後述する)とを備える。
スタータ1は、回転力を発生するモータ5と、このモータ5の回転力が可変減速機構部6(後述する)を介して伝達される出力軸7と、モータ5の駆動トルクをエンジンのリングギヤ8に伝達するためのピニオン9と、後述する電磁ソレノイド装置10などより構成される。
モータ5は、ヨーク11の内周に永久磁石12を配置して構成される界磁子と、軸上に整流子13を有する電機子14と、この電機子14の回転に伴って整流子13の外周上を摺動するブラシ15等を有するブラシ付き直流モータである。なお、界磁子は、永久磁石12に替えて界磁巻線を使用する巻線界磁式でも良い。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the engine starter according to the first embodiment includes a gear dive starter 1, a control device (hereinafter referred to as an ECU 4) that controls the operation of the starter 1 through starter relays 2 and 3, a starter Starter characteristic switching means (to be described later) capable of switching one output characteristic (hereinafter referred to as starter characteristic).
The starter 1 includes a motor 5 that generates a rotational force, an output shaft 7 to which the rotational force of the motor 5 is transmitted via a variable speed reduction mechanism 6 (described later), and a driving torque of the motor 5 that is transmitted to an engine ring gear 8. It consists of a pinion 9 for transmitting to the electromagnetic wave and an electromagnetic solenoid device 10 which will be described later.
The motor 5 includes a field element configured by arranging a permanent magnet 12 on the inner periphery of a yoke 11, an armature 14 having a commutator 13 on an axis, and a commutator 13 as the armature 14 rotates. DC brushed motor having a brush 15 and the like that slide on the outer periphery of the brush. The field element may be a wound field type that uses a field winding instead of the permanent magnet 12.

出力軸7は、可変減速機構部6を介してモータ5の電機子軸14aと同軸線上に配置され、反モータ側の先端部が軸受16を介してスタータハウジング17に支持されている。
ピニオン9は、クラッチ18に設けられるインナチューブ18aの外周に直スプライン嵌合して、ピニオンスプリング19によりインナチューブ18aの先端方向(図示左方向)へ付勢され、インナチューブ18aの先端部に取り付けられるピニオンストッパ20に当接している。
クラッチ18は、出力軸7の外周にヘリカルスプライン嵌合してモータトルクをピニオン9に伝達する一方、ピニオン9がエンジンによって回された時に、ピニオン9の回転が出力軸7に伝達されることを防止する一方向クラッチを構成している。
The output shaft 7 is disposed coaxially with the armature shaft 14 a of the motor 5 via the variable speed reduction mechanism 6, and the tip on the side opposite to the motor is supported by the starter housing 17 via the bearing 16.
The pinion 9 is directly splined to the outer periphery of the inner tube 18a provided in the clutch 18, and is urged by the pinion spring 19 in the distal direction (left direction in the drawing) of the inner tube 18a, and is attached to the distal end portion of the inner tube 18a. The pinion stopper 20 is in contact.
The clutch 18 is helically splined to the outer periphery of the output shaft 7 to transmit the motor torque to the pinion 9, while the rotation of the pinion 9 is transmitted to the output shaft 7 when the pinion 9 is rotated by the engine. It constitutes a one-way clutch to prevent.

電磁ソレノイド装置10は、プランジャ21の移動に伴いシフトレバー22を介してピニオン9をクラッチ18と一体に押し出すソレノイドSL1と、プランジャ23の移動に応じてメイン接点を開閉するソレノイドSL2とを有する。
メイン接点は、バッテリ24からモータ5に電力を供給するための通電経路に2本の端子ボルト25、26を介して接続される一組の固定接点と、前記プランジャ23の移動に応じて一組の固定接点間を電気的に開閉する可動接点とで構成される。
2本の端子ボルト25、26は、電磁ソレノイド装置10の後端側(図1の右側)を覆う樹脂カバー27に固定される。一方の端子ボルト25はバッテリケーブル28を介してバッテリ24の正極ターミナルに接続され、他方の端子ボルト26はモータリード線29を介して正極ブラシ15に接続される。
The electromagnetic solenoid device 10 includes a solenoid SL1 that pushes the pinion 9 together with the clutch 18 through the shift lever 22 as the plunger 21 moves, and a solenoid SL2 that opens and closes the main contact according to the movement of the plunger 23.
The main contact is a set of fixed contacts connected to the energization path for supplying power from the battery 24 to the motor 5 via the two terminal bolts 25 and 26, and a set according to the movement of the plunger 23. And a movable contact that electrically opens and closes between the fixed contacts.
The two terminal bolts 25 and 26 are fixed to a resin cover 27 that covers the rear end side (the right side in FIG. 1) of the electromagnetic solenoid device 10. One terminal bolt 25 is connected to the positive terminal of the battery 24 via the battery cable 28, and the other terminal bolt 26 is connected to the positive brush 15 via the motor lead wire 29.

続いて、本発明のスタータ特性切替手段について説明する。
スタータ特性切替手段は、上記の可変減速機構部6と、この可変減速機構部6を減速モードと非減速モードとに切り替えることができる減速作動切替部30とを備える。
可変減速機構部6は、例えば、周知の遊星歯車減速装置を用いて構成される。
減速作動切替部30は、遊星歯車減速装置のインターナルギヤ(図示せず)を回転規制する減速モードと、インターナルギヤの回転規制を解除する非減速モードとに切り替えることができる。この減速作動切替部30は、例えば、電動アクチュエータ(図示せず)を有し、この電動アクチュエータの動作に連動して可変減速機構部6を減速モードまたは非減速モードに切り替える。
Subsequently, the starter characteristic switching means of the present invention will be described.
The starter characteristic switching means includes the variable deceleration mechanism unit 6 and a deceleration operation switching unit 30 that can switch the variable deceleration mechanism unit 6 between a deceleration mode and a non-deceleration mode.
The variable reduction mechanism unit 6 is configured using, for example, a known planetary gear reduction device.
The deceleration operation switching unit 30 can be switched between a deceleration mode for restricting rotation of an internal gear (not shown) of the planetary gear reduction device and a non-deceleration mode for releasing rotation restriction of the internal gear. The deceleration operation switching unit 30 includes, for example, an electric actuator (not shown), and switches the variable deceleration mechanism unit 6 to a deceleration mode or a non-deceleration mode in conjunction with the operation of the electric actuator.

減速モードでは、インターナルギヤの回転が規制されるので、可変減速機構部6が通常の減速装置として機能する。つまり、モータ5の回転が可変減速機構部6により減速されて出力軸7に伝達される。
非減速モードでは、インターナルギヤの回転規制が解除されて回転可能となるので、可変減速機構部6が減速装置として機能することはない。つまり、モータ5が回転すると、可変減速機構部6の各ギヤ(インターナルギヤ、遊星ギヤ、サンギヤ)が一体となって回転するため、モータ5の回転が可変減速機構部6によって減速されることなく出力軸7に伝達される。すなわち、スタータ特性は、可変減速機構部6を減速モードに設定することで高トルク低回転型となり、非減速モードに設定することで低トルク高回転型となる。
In the deceleration mode, the rotation of the internal gear is restricted, so that the variable reduction mechanism 6 functions as a normal reduction device. That is, the rotation of the motor 5 is decelerated by the variable deceleration mechanism 6 and transmitted to the output shaft 7.
In the non-deceleration mode, the rotation restriction of the internal gear is released and the rotation becomes possible, so that the variable deceleration mechanism 6 does not function as a reduction gear. In other words, when the motor 5 rotates, the gears (internal gear, planetary gear, sun gear) of the variable reduction mechanism unit 6 rotate as a unit, so that the rotation of the motor 5 is decelerated by the variable reduction mechanism unit 6. Without being transmitted to the output shaft 7. That is, the starter characteristic becomes a high torque low rotation type by setting the variable speed reduction mechanism unit 6 to the deceleration mode, and becomes a low torque high rotation type by setting the non-deceleration mode.

次に、スタータ1の作動を説明する。
ここでは、アイドリングストップからエンジンを再始動する際に、低トルク高回転型のスタータ特性でクランキングを行う事例を説明する。
ECU4は、エンジンの再始動要求が発生すると、例えば、スタータリレー2を先にオン制御し、その後、スタータリレー3をオン制御する。
スタータリレー2がオンしてソレノイドSL1が作動すると、シフトレバー22を介してピニオン9がクラッチ18と一体に反モータ方向(図1の左方向)へ押し出される。この時、ピニオン9とリングギヤ8との噛合位相がずれていると、ピニオン9の歯とリングギヤ8の歯の端面同士が当接する。
Next, the operation of the starter 1 will be described.
Here, a case where cranking is performed with a starter characteristic of a low torque and high rotation type when the engine is restarted from an idling stop will be described.
When an engine restart request is generated, the ECU 4 first turns on the starter relay 2 and then turns on the starter relay 3, for example.
When the starter relay 2 is turned on and the solenoid SL1 is activated, the pinion 9 is pushed together with the clutch 18 through the shift lever 22 in the counter-motor direction (left direction in FIG. 1). At this time, if the meshing phase between the pinion 9 and the ring gear 8 is shifted, the teeth of the pinion 9 and the end surfaces of the teeth of the ring gear 8 come into contact with each other.

その後、スタータリレー3がオンしてソレノイドSL2が作動すると、メイン接点が閉成してバッテリ24よりモータ5に電力が供給されてモータ5に回転力が発生する。このモータ5の回転速度が可変減速機構部6により減速されて出力軸7に伝達され、さらに出力軸7からクラッチ18を介してピニオン9に伝達される。これにより、ピニオン9が回転してリングギヤ8との噛合位相が合致すると、ピニオン9の歯がリングギヤ8の歯と歯の間に飛び込んでピニオン9とリングギヤ8との噛み合いが成立する。その結果、モータトルクがピニオン9からリングギヤ8に伝達されてエンジンをクランキングする。   Thereafter, when the starter relay 3 is turned on and the solenoid SL2 is actuated, the main contact is closed and electric power is supplied from the battery 24 to the motor 5 to generate a rotational force in the motor 5. The rotational speed of the motor 5 is decelerated by the variable reduction mechanism 6 and transmitted to the output shaft 7, and further transmitted from the output shaft 7 to the pinion 9 via the clutch 18. As a result, when the pinion 9 rotates and the meshing phase with the ring gear 8 matches, the teeth of the pinion 9 jump between the teeth of the ring gear 8 and the meshing between the pinion 9 and the ring gear 8 is established. As a result, the motor torque is transmitted from the pinion 9 to the ring gear 8 to crank the engine.

ここで、可変減速機構部6は、スタータ1の作動開始後、少なくともピニオン9とリン
グギヤ8との噛み合いが完了するまでは減速モードに設定され、ピニオン9とリングギヤ8との噛み合いが完了した後、非減速モードに切り替えられる。すなわち、スタータ特性は、図2に示すように、ソレノイドSL1への通電開始からピニオン9とリングギヤ8との噛み合いが完了するまで(図中t1)は高トルク低回転型であり、噛み合い完了後のクランキング時は低トルク高回転型となる。
スタータ特性を高トルク低回転型から低トルク高回転型に切り替えるタイミングは、例えば、タイマー回路31(図1参照)によって設定できる。具体的には、ソレノイドSL1への通電開始からピニオン9とリングギヤ8との噛み合いが完了するまでの時間間隔を予め計測しておき、その計測時間をタイマー回路31に設定する。タイマー回路31は、図1に示すように、スタータリレー2のオン信号によって動作を開始し、設定された時間t1(図2、図3参照)をカウント終了した時点で減速作動切替部30の電動アクチュエータに通電する。
Here, after the starter 1 starts operating, the variable speed reduction mechanism unit 6 is set to the deceleration mode at least until the engagement between the pinion 9 and the ring gear 8 is completed, and after the engagement between the pinion 9 and the ring gear 8 is completed, Switch to non-deceleration mode. That is, as shown in FIG. 2, the starter characteristic is a high-torque low-rotation type from the start of energization to the solenoid SL1 until the engagement between the pinion 9 and the ring gear 8 is completed (t1 in the figure). At the time of cranking, it becomes a low torque high rotation type.
The timing for switching the starter characteristic from the high torque low rotation type to the low torque high rotation type can be set by, for example, the timer circuit 31 (see FIG. 1). Specifically, a time interval from the start of energization to the solenoid SL1 to the completion of the engagement between the pinion 9 and the ring gear 8 is measured in advance, and the measurement time is set in the timer circuit 31. As shown in FIG. 1, the timer circuit 31 starts to operate in response to an ON signal of the starter relay 2, and when the set time t <b> 1 (see FIGS. 2 and 3) has been counted, Energize the actuator.

〔実施例1の作用及び効果〕
アイドリングストップからエンジンを再始動する際に、少なくともソレノイドSL1への通電開始からピニオン9がリングギヤ8に飛び込んで噛み合いが完了するまでは高トルク低回転型のスタータ特性であり、ピニオン回転数が最も低くなる。このため、低トルク高回転型のスタータと比較すると、図3に示すように、ソレノイドSL2への通電開始からピニオン9とリングギヤ8との噛み合い完了時までピニオン回転数が上昇する傾きが小さくなっている。つまり、低トルク高回転型のスタータと比較してモータ噛み合い時のピニオン回転数が低減する。なお、図3の波形図は、図2の時間軸(横軸)に示すO−T間の拡大図である。また、モータ噛み合い時のピニオン回転数とは、ピニオン9がリングギヤ8に当接した後、モータ5の回転によりピニオン9が回転してリングギヤ8との噛合位相が一致した時に、ピニオン9がリングギヤ8に飛び込んで噛み合う時のピニオン9の回転数を言う。
[Operation and Effect of Example 1]
When the engine is restarted from idling stop, it is a high torque low rotation starter characteristic at least from the start of energization to the solenoid SL1 until the pinion 9 jumps into the ring gear 8 and the engagement is completed, and the pinion rotational speed is the lowest Become. For this reason, as compared with a low torque high rotation type starter, as shown in FIG. 3, the inclination of increasing the pinion rotational speed from the start of energization to the solenoid SL2 until the completion of the engagement between the pinion 9 and the ring gear 8 is reduced. Yes. That is, the pinion rotation speed when the motor is engaged is reduced as compared with a low torque high rotation starter. The waveform diagram of FIG. 3 is an enlarged view between OT shown on the time axis (horizontal axis) of FIG. Further, the pinion rotation speed at the time of the engagement of the motor means that the pinion 9 is rotated by the rotation of the motor 5 after the pinion 9 abuts on the ring gear 8 and the meshing phase with the ring gear 8 coincides with the ring gear 8. The rotation speed of the pinion 9 when it jumps into and meshes.

上記のように、実施例1のエンジン始動装置では、モータ噛み合い時のピニオン回転数が低減することで噛み合い信頼性が向上する。これにより、モータ噛み合い時にピニオン9を押し出すドライブスプリング32(図1参照)の荷重を大きくする必要がないので、ソレノイドSL1の吸引力を増大する必要もない。その結果、電磁ソレノイド装置10が大型化することはなく、車両への搭載性悪化を回避できる。
また、ピニオン9とリングギヤ8との噛み合いが完了した後、低トルク高回転型に切り替えてクランキングを行うので、クランキング回転数を高くしてエンジン始動時間を短縮できる。特に、アイドリングストップシステムを搭載する車両では、スタータ1の作動開始(実施例1ではソレノイドSL1への通電開始)からエンジン再始動までの時間を短縮できるので、ドライバーや同乗者のフィーリング向上に寄与する。
As described above, in the engine starting device of the first embodiment, the meshing reliability is improved by reducing the pinion rotation speed when the motor is meshed. Thus, it is not necessary to increase the load of the drive spring 32 (see FIG. 1) that pushes out the pinion 9 when the motor is engaged, and therefore it is not necessary to increase the suction force of the solenoid SL1. As a result, the electromagnetic solenoid device 10 does not increase in size, and it is possible to avoid a deterioration in mountability on the vehicle.
Further, after the meshing between the pinion 9 and the ring gear 8 is completed, the cranking is performed by switching to the low torque high rotation type, so that the cranking rotational speed can be increased and the engine start time can be shortened. In particular, in vehicles equipped with an idling stop system, it is possible to shorten the time from the start of starter 1 operation (the start of energization to solenoid SL1 in the first embodiment) to the restart of the engine, which contributes to an improved feeling for drivers and passengers. To do.

更に、可変減速機構部6の状態(減速モードと非減速モード)を切り替えるためにタイマー回路31を用いているので、スタータ特性を高トルク低回転型から低トルク高回転型に切り替えるタイミングを容易に且つ適切に制御できる。
また、実施例1のスタータ1は、ブラシ付き直流モータ5を使用しているので、例えば大電流を制御するためのインバータを必要とする交流モータを使用する場合と比較して、低コストで本発明のエンジン始動装置を実現できる。
Further, since the timer circuit 31 is used to switch the state of the variable deceleration mechanism 6 (deceleration mode and non-deceleration mode), it is easy to switch the starter characteristic from the high torque low rotation type to the low torque high rotation type. And it can be controlled appropriately.
In addition, since the starter 1 of the first embodiment uses the brushed DC motor 5, for example, compared with a case where an AC motor that requires an inverter for controlling a large current is used, this cost is low. The engine starting device of the invention can be realized.

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と共通する部品および構成を示すものは、実施例1と同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
〔実施例2〕
上記の実施例1で説明したスタータ1は、出力特性を切り替えるための可変減速機構部6を設けているが、この可変減速機構部6を直列に複数組み合わせることもできる。すな
わち、実施例2では、直列に複数組み合わせた各可変減速機構部6の状態(減速モードと非減速モード)をそれぞれ減速作動切替部30により個別に切り替えることで、スタータ特性を少なくとも3段階以上に切り替えることができる。
Hereinafter, other embodiments according to the present invention will be described.
In addition, what shows the component and structure which are common in Example 1 is given the same code | symbol as Example 1, and abbreviate | omits detailed description.
[Example 2]
The starter 1 described in the first embodiment is provided with the variable reduction mechanism 6 for switching the output characteristics, but a plurality of variable reduction mechanisms 6 can be combined in series. In other words, in the second embodiment, the state (deceleration mode and non-deceleration mode) of each variable deceleration mechanism unit 6 combined in series is individually switched by the deceleration operation switching unit 30 so that the starter characteristics are at least in three stages or more. Can be switched.

この実施例2の構成を採用した場合に、モータ噛み合い時の出力特性を最も高トルクとなる特性より低トルク側の特性(但し、クランキングに使用する出力特性より高トルク特性)とすることもできる。
高トルク低回転型の場合は、実施例1に記載したように、モータ噛み合い時のピニオン回転数を低減できるので噛み合い信頼性が向上する。しかし、モータ5の起動トルクが高すぎると、モータ噛み合い時に発生するピニオン9とリングギヤ8との端面摩耗が増大して、噛み合い性能を維持できる耐久性能が低下すると言う課題が発生する。これに対し、ピニオン9とリングギヤ8との噛み合いが完了するまでは、高トルク低回転型で最も高トルクとなる場合より低いトルク特性、言い換えると適正なトルク特性を選定することもできる。これにより、端面摩耗の増加を最小限に抑えて耐久性能を維持しつつ、モータ噛み合い時のピニオン回転数の低減による噛み合い性能向上を両立できる。
When the configuration of the second embodiment is adopted, the output characteristics when the motor is engaged may be set to a characteristic on the lower torque side than the characteristic that provides the highest torque (however, the torque characteristics higher than the output characteristics used for cranking). it can.
In the case of the high torque low rotation type, as described in the first embodiment, the pinion rotation speed at the time of motor engagement can be reduced, so that the engagement reliability is improved. However, if the starting torque of the motor 5 is too high, the end surface wear between the pinion 9 and the ring gear 8 that occurs when the motor is engaged increases, and a problem arises that durability performance that can maintain the engagement performance decreases. On the other hand, until the meshing between the pinion 9 and the ring gear 8 is completed, it is possible to select a lower torque characteristic, that is, an appropriate torque characteristic than that in the case of the highest torque and low rotation type. As a result, it is possible to improve the meshing performance by reducing the number of rotations of the pinion at the time of meshing the motor while maintaining the durability performance while minimizing the increase in end face wear.

〔変形例〕
実施例1では、可変減速機構部6の状態を切り替えるためにタイマー回路31を用いているが、タイマー回路31を設ける代わりに、タイマー回路31の機能をECU4に持たせることも可能である。また、実施例1のタイマー回路31は、ソレノイドSL1の通電開始からスタータ特性が切り替わるまでの時間t1をカウントしている、言い換えると、スタータリレー2のオン信号を基にカウント動作を開始するが、ソレノイドSL2の通電開始となるスタータリレー3のオン信号を基にカウント動作を開始しても良い。つまり、ソレノイドSL2の通電開始からの時間t2(図2、図3参照)をカウント終了した時点で減速作動切替部30の電動アクチュエータに通電しても良い。
[Modification]
In the first embodiment, the timer circuit 31 is used to switch the state of the variable deceleration mechanism unit 6, but instead of providing the timer circuit 31, the ECU 4 can have the function of the timer circuit 31. The timer circuit 31 according to the first embodiment counts the time t1 from the start of energization of the solenoid SL1 until the starter characteristic is switched. In other words, the timer circuit 31 starts the counting operation based on the ON signal of the starter relay 2. The counting operation may be started based on an ON signal of the starter relay 3 that starts energization of the solenoid SL2. That is, the electric actuator of the deceleration operation switching unit 30 may be energized when the time t2 (see FIGS. 2 and 3) from the start of energization of the solenoid SL2 is counted.

本発明のスタータ特性切替手段は、スタータ特性を高トルク低回転型から低トルク高回転型へ切り替える実施例1の事例、高トルク低回転型と低トルク高回転型との間で少なくとも3段階以上に切り替える実施例2の事例を記載したが、スタータ特性を段階的ではなく無段階に切り替える(可変する)構成でも良い。
実施例1に記載した電磁ソレノイド装置10は、ピニオン9を押し出すためのソレノイドSL1と、メイン接点を開閉するためのソレノイドSL2とを有する、いわゆるタンデムソレノイド型であるが、ピニオン9の押し出しとメイン接点の開閉を一つのソレノイドで行う電磁スイッチを使用することもできる。
The starter characteristic switching means of the present invention has at least three or more stages between the high torque low rotation type and the low torque high rotation type in the case of Example 1 where the starter characteristic is switched from the high torque low rotation type to the low torque high rotation type. Although the example of the embodiment 2 for switching to is described, the starter characteristics may be switched (variable) steplessly instead of stepwise.
The electromagnetic solenoid device 10 described in the first embodiment is a so-called tandem solenoid type having a solenoid SL1 for pushing out the pinion 9 and a solenoid SL2 for opening and closing the main contact. It is also possible to use an electromagnetic switch that opens and closes with a single solenoid.

1 ギヤ飛び込み式スタータ
5 モータ
6 可変減速機構部(スタータ特性切替手段)
8 リングギヤ
9 ピニオン
30 減速作動切替部(スタータ特性切替手段)
31 タイマー回路(タイマー機能)
SL1 ソレノイド
1 Gear dive starter 5 Motor 6 Variable speed reduction mechanism (starter characteristics switching means)
8 Ring gear 9 Pinion 30 Deceleration operation switching part (Starter characteristic switching means)
31 Timer circuit (Timer function)
SL1 solenoid

Claims (5)

ソレノイド(SL1)の第一プランジャ(21)への吸引力を利用したシフトレバー(22)の作動によりピニオン(9)をエンジンのリングギヤ(8)に向けて押し出し、且つ、
ソレノイド(SL2)の吸引力による第二プランジャ(23)の移動に応じてモータ(5)の回転力を前記ピニオン(9)から前記リングギヤ(8)に伝達して前記エンジンの始動を行うギヤ飛び込み式スタータ(1)と、
このスタータ(1)の出力特性(以下、スタータ特性と呼ぶ)を高回転型と低回転型との間で少なくとも二段階に切り替えることができるスタータ特性切替手段とを備えるエンジン始動装置であって、
前記ソレノイド(SL1)による第一プランジャ(21)の移動方向と前記第二プランジャ(23)の移動方向は同一軸線上でかつ前記ピニオンが押し出される方向と平行であり、
前記高回転型のスタータ特性でクランキングを行う場合に、前記スタータ(1)の作動開始後、前記ソレノイド(SL1)の前記第一プランジャ(21)への吸引力により前記ピニオン(9)が押し出され、前記リングギヤ(8)に当接し、その後、ソレノイド(SL2)の吸引力により前記第二プランジャ(23)が移動し、それにより前記モータ(5)に電力が供給されて低回転の回転力が発生し、その回転力が前記ピニオン(9)に伝達されて前記ピニオン(9)と前記リングギヤ(8)との噛み合いが成立し、
少なくとも前記ピニオン(9)と前記リングギヤ(8)との噛み合いが完了するまでは前記低回転型のスタータ特性であり、スタータ特性切替手段は、前記低回転の回転力で成立した噛み合いに基づいて前記高回転型のスタータ特性に切り替えることを特徴とするエンジン始動装置。
ソレノイド(SL1)の吸引力を利用してピニオン(9)をエンジンのリングギヤ(8)に飛び込ませ、且つ、モータ(5)の回転力を前記ピニオン(9)から前記リングギヤ(8)に伝達して前記エンジンの始動を行うギヤ飛び込み式スタータ(1)と、
このスタータ(1)の出力特性(以下、スタータ特性と呼ぶ)を低トルク高回転型と高トルク低回転型との間で少なくとも二段階もしくは無段階に切り替えることができるスタータ特性切替手段(6、30)とを備えるエンジン始動装置であって、
前記低トルク高回転型のスタータ特性でクランキングを行う場合に、前記スタータ(1)の作動開始後、少なくとも前記ピニオン(9)と前記リングギヤ(8)との噛み合いが完了するまでは前記高トルク低回転型のスタータ特性であることを特徴とするエンジン始動装置。
The pinion (9) is pushed toward the ring gear (8) of the engine by the operation of the shift lever (22) using the suction force of the solenoid (SL1) to the first plunger (21), and
A gear jump that starts the engine by transmitting the rotational force of the motor (5) from the pinion (9) to the ring gear (8) according to the movement of the second plunger (23) by the suction force of the solenoid (SL2). Formula starter (1),
An engine starter comprising starter characteristic switching means capable of switching an output characteristic (hereinafter referred to as starter characteristic) of the starter (1) between a high rotation type and a low rotation type in at least two stages,
The moving direction of the first plunger (21) by the solenoid (SL1) and the moving direction of the second plunger (23) are on the same axis and parallel to the direction in which the pinion is pushed out,
When performing cranking with the high-rotation type starter characteristics, after the starter (1) starts to operate, the pinion (9) is pushed out by the suction force of the solenoid (SL1) to the first plunger (21). Then, the second plunger (23) is moved by the suction force of the solenoid (SL2), and thereby the electric power is supplied to the motor (5) to reduce the rotational force of the low rotation. Is generated, the rotational force is transmitted to the pinion (9), the meshing of the pinion (9) and the ring gear (8) is established,
At least until the meshing between the pinion (9) and the ring gear (8) is completed, the low-rotation type starter characteristic is provided, and the starter characteristic switching means is based on the meshing established by the low rotational torque. An engine starter characterized by switching to a high rotation type starter characteristic.
Using the suction force of the solenoid (SL1), the pinion (9) is jumped into the ring gear (8) of the engine, and the rotational force of the motor (5) is transmitted from the pinion (9) to the ring gear (8). A gear dive starter (1) for starting the engine,
A starter characteristic switching means (6, 6) capable of switching the output characteristic (hereinafter referred to as starter characteristic) of the starter (1) between the low torque high rotation type and the high torque low rotation type in at least two stages or continuously. 30) an engine starting device comprising:
When cranking is performed with the starter characteristic of the low torque and high rotation type, after the starter (1) starts operating, the high torque is at least until the engagement between the pinion (9) and the ring gear (8) is completed. An engine starter characterized by low starter characteristics.
請求項1〜3のいずれか一項に記載したエンジン始動装置において、
前記スタータ特性が前記低回転型から前記高回転型に切り替わるタイミング(切替タイミングと呼ぶ)は、前記ピニオン(9)と前記リングギヤ(8)との噛み合い完了後となるように、前記スタータ(1)の作動開始から前記切替タイミングまでの時間をタイマー機能(31)によって設定もしくは制御していることを特徴とするエンジン始動装置。
In the engine starting device according to any one of claims 1 to 3,
The starter (1) is configured so that the timing at which the starter characteristic is switched from the low rotation type to the high rotation type (referred to as switching timing) is after completion of meshing of the pinion (9) and the ring gear (8). An engine starter characterized in that the time from the start of operation to the switching timing is set or controlled by a timer function (31).
請求項1に記載したエンジン始動装置において、前記低回転型のスタータ特性は、第二プランジャ(23)を吸引するソレノイド(SL2)に通電開始してから前記ピニオンと前記リングギヤとの噛合位相が一致するまでピニオン回転数が上昇を続けることを特徴とするエンジン始動装置。 2. The engine starter according to claim 1, wherein the low-rotation type starter characteristic is such that a meshing phase between the pinion and the ring gear coincides with the start of energization of a solenoid (SL2) that attracts the second plunger (23). An engine starter characterized in that the pinion speed continues to rise until 請求項1〜3のいずれか一項に記載したエンジン始動装置において、前記低回転型のスタータ特性は前記高回転型のスタータ特性に比べてピニオン回転数が上昇する傾きが小さいことを特徴とするエンジン始動装置。 The engine starter according to any one of claims 1 to 3, wherein the low-rotation type starter characteristic has a smaller inclination of increasing the pinion rotational speed than the high-rotation type starter characteristic. Engine starter. 請求項1〜4のいずれか一項に記載したエンジン始動装置において、前記モータ(5)は、ブラシ付き直流モータであることを特徴とするエンジン始動装置。 5. The engine starter according to claim 1, wherein the motor is a DC motor with a brush.
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