发动机起动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种发动机起动装置，其使电机的主接点接通断开的第一电磁开关与经由电阻元件进行向电机的通电且包括用于使电阻元件短路的接点的第二电磁开关是分开设置的，且并联地配置在电机的周向上。在这样的结构中，相对于电机的中心轴配置有不同的两个电磁开关，所以在装载到发动机时在大的尺寸上存在制约。本发明的发动机起动装置将包含电阻元件的第一电磁开关和第二电磁开关在轴向上直列配置形成为一体且构成在一个壳体内，由此提供一种不恶化对于发动机的装载性的发动机起动装置。
【专利说明】发动机起动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机的起动装置，特别涉及分两个阶段来控制起动电动机的通电的发动机的起动装置。
【背景技术】
[0002]为了环境措施和节省能源，考虑在驾驶汽车期间当允许发动机暂时停止的规定条件成立时,通过切断供给到发动机的燃料使空转(idling)自动停止,这已经在一部分汽车中实施。
[0003]在这种有空转停止功能的汽车中，在空转停止后的再起动时每次都需要驱动发动机起动装置。在驱动该发动机起动装置时，在公知的现有的发动机起动装置中，如图3所示将向电机通电的主接点接通时，从电池流过被称为浪涌电流的大电流，所以电池端子电压大幅降低，会低于音响、导航系统、电动动力转向等电气设备的动作所需的最低电压，有时候会发生所谓的瞬间停止。
[0004]作为防止该瞬间停止的技术，如专利文献I所示，公知有如下的起动电动机:为了控制电机通电时的浪涌电流，在电池与起动电动机的主接点间串联配置电阻元件，首先仅通过电阻元件对电机通电来降低上述浪涌电流，利用该降低后的电流使电机旋转来产生电机的反电动势，之后将上述电阻元件短路，由此将上述电池的总电压施加到电机。
[0005]先行技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-287459号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]然而在专利文献I所示的现有技术中，使电机的主接点接通断开的第一电磁开关，与包括电阻元件且包含用于使电阻元件短路的接点的第二电磁开关是分别独立设置的，且并联地配置在电机的周向上。在这样的结构中，相对于电机的中心轴配置有不同的两个电磁开关，所以在装载到发动机时存在大尺寸上的制约。通常的起动电动机中，一个电机具有一个电磁开关，装载到发动机时为了避免与配置于起动电动机的周围的各种安装部件的干扰，使电磁开关相对于电机的中心轴旋转，由此避免与上述安装部件的干扰。
[0010]但是在现有技术的起动电动机中，相对于电机中心并联配置有两个不同的电磁开关，所以存在产生难以避免与各种安装部件的干扰的情况的问题。
[0011]另外如现有技术所示，当在电机电路中与上述主接点串联地连接上述电阻元件时，包含上述电阻元件的第二电磁开关与接通断开上述主接点的第一电磁开关之间的配线，成为在使上述电阻元件短路后接通上述第一电磁开关和第二电磁开关使上述电池的总电压施加到电机来起动发动机时的主电流电路的一部分，所以不能采用细截面的配线。因此为了改善装载到发动机时的装载性，在将上述第一电磁开关和包含上述电阻元件的第二电磁开关直列地一体形成时，不能将上述第一电磁开关和上述第二电磁开关直列连接的部件的截面缩小，成为上述一体形成的障碍。
[0012]本发明的目的在于提供一种装载性良好的发动机的起动装置。
[0013]用于解决课题的方法
[0014]为了解决上述课题，本发明的优选结构之一如下。
[0015]本起动电动机包括:将电动机的旋转驱动力传递至发动机的曲柄轴上的环形齿轮的小齿轮；使小齿轮啮合到环形齿轮的联杆；驱动联杆，包含电阻元件和经由电阻元件向电机通电的子接点的第一电磁开关；和与上述子接点并联连接的包含用于向电机全通电的主接点的第二电磁开关，其中将上述第一电磁开关和上述第二电磁开关在轴向上直列配置为一体且构成在一个壳体内。
[0016]发明效果
[0017]本发明提供一种不恶化发动机的装载性的发动机起动装置，起动电动机装置包括:通过控制电机的浪涌电流来防止电池电压下降所导致的电气设备的瞬间停止的电阻元件；经由电阻元件向电机通电的接点；和包含用于不经由上述电阻元件向电机进行全通电的接点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的一个实施例的结构图。
[0019]图2是关于第一实施例的起动电动机的动作的时间轴波形。
[0020]图3是关于现有的起动电动机的动作的时间轴波形。
[0021]图4是关于第二实施例的起动电动机的动作的时间轴波形。
[0022]图5是现有技术中一体形成时的结构图例I。
[0023]图6是现有技术中一体形成时的结构图例2。
[0024]图7是表示第三实施例的结构图。
[0025]图8是第一实施例的更具体的结构图。
[0026]图9是第四实施例的更具体的结构图。
【具体实施方式】
[0027]以下基于附图对第一实施方式进行详细说明。
[0028]图1是表示本发明的装置的一例的说明图，起动电动机I用线束(harness) 14与电池7连接，包括:小齿轮5，其与通过螺旋键槽(helical spline)(未图示)卡合的单向离合器4 一体形成，经由输出轴3传递由通电产生的电机2的旋转力；联杆8，其用于将使小齿轮5与发动机曲柄轴(未图不)的环形齿轮6哨合的方式进行移送；第一电磁开关(solenoid switch) 10,其具有经由电阻元件11进行向电机通电的子接点(10a、10b、IOd)和可动铁心IOf，该可动铁心IOf具有驱动联杆8的功能和使子接点成为闭路的功能；和第二电磁开关12，其具有与上述子接点(10a、10b、10d)并联连接的电机2的主接点(12a、12b、12d)。
[0029]电机2是当对构成于第二电磁开关12的固定接点12b施加电压时，通过经由电刷2a使设置于电枢(未图示)的整流子2b通电来产生旋转力的公知的电机。[0030]电磁线圈总成9将具有电阻兀件11的第一电磁开关10和第二电磁开关12在轴向上直列配置形成为一体且构成在一个壳体内。
[0031]除了线束14、电池7和环形齿轮6以外的上述构成部件，被组装到起动电动机壳体(未图示)，且用螺栓等固定。
[0032]具有向电机2的主接点的第二电磁开关12，由包括螺管线圈(solenoidcoil) 12c、固定接点12a、固定接点12b和可动接点12d的磁路部件(未图示)构成，通过从控制装置13经由配线12e、外部连接端子21和第二螺管线圈的一端12f向螺管线圈12c的通电构成磁路，利用可动接点12d的移动接通接点。当停止对螺管线圈12c的通电时，利用弹簧(未图示)力使可动接点12d返回规定的位置由此断开接点。
[0033]具有用于降低向电机2的浪涌电流的电阻元件11的第一电磁开关10，由包括螺管线圈10c、固定接点10a、固定接点10b、可动接点10d、电阻元件11和可动铁心IOf的磁路部件(未图示)构成，通过从控制装置13经由配线10e、外部连接端子20和第一螺管线圈的一端IOg向螺管线圈IOc的通电构成磁路，利用可动接点IOd的移动接通子接点。当停止对螺管线圈IOc的通电时，利用弹簧(未图示)力使可动接点IOd返回规定的位置由此断开接点。电阻元件11的一端Ila与第二电磁开关12的固定接点12a连接，另一端Ilb与第一电磁开关10的固定接点IOa连接。配线Ilc与第一电磁开关10的固定接点IOb和第二电磁开关12的固定接点12b连接。
[0034]另外，通过对上述螺管线圈IOc通电，可动铁心IOf被向固定铁心(未图示)侧吸弓丨，由此，联杆8使小齿轮5啮合到环形齿轮6，当停止对螺管线圈IOc的通电时，利用弹簧(未图示)力使上述可动铁心IOf返回规定的位置，由此使经由联杆8啮合到环形齿轮6的小齿轮5返回到规定的位置。
[0035]控制装置13，根据需要一边与发动机控制单元(未图示)通信，一边经由配线IOe和配线12e与电磁线圈总成9的外部连接端子20和外部连接端子21结线，另外经由配线13a将来自电池7的电力供给到电磁线圈总成9。在控制装置13内一般内置有继电器(未图示)，利用该继电器的接通断开控制对电磁线圈总成9的通电。或者，控制装置13也可以仅由两个继电器构成，各个继电器由发动机控制单元等控制装置或继电器驱动器(未图示)等驱动。
[0036]上述结构中,用图2说明使发动机再起动时的起动电动机I的动作。图2是表示第一电磁开关10和第二电磁开关12的接通-断开(On-Off)状态、电池电压、电机电流的时间轴图。
[0037]当空转停止后产生发动机再起动请求时，控制装置13首先为了将小齿轮5移送到环形齿轮侧而向第一电磁开关10的螺管线圈IOc通电，由此将可动铁心IOf吸引到固定铁心(未图示)侧，由此经由联杆8使小齿轮5啮合到环形齿轮6、或者将小齿轮5推入到环形齿轮6的端面以使其啮合到环形齿轮6。另外，利用由该通电产生的吸引力使可动接点IOd与固定接点10a、10b抵接，由此子接点成为闭路，从电池7经由电阻元件11的电流流到电机2。此时的通电电流通过电阻元件11，所以在电机2流过限制后的电流，电机2低速旋转，由此开始发动机的曲柄启动(cranking)。
[0038]接着，电机开始低速旋转经过某规定时间后，控制装置13向第二电磁开关12的螺管线圈12c通电。利用由该通电产生的吸引力使可动接点12d与固定接点12a、12b抵接，由此主接点成为闭路，与从电池7经由电阻元件11的电流并联的电流流到电机2，电机2全力地使发动机曲柄启动。
[0039]图2的Vl和Al表不第一电磁开关刚工作后的电池的电压和电流，V2和A2表不第二电磁开关刚工作后的电池的电压和电流。图3是不具有电阻元件11的现有的起动电动机工作时的时间轴图，Vll和All是主接点刚接通后的电池的电压和电流。本发明的结构中，用通过电阻元件11限制后的电流使电机2开始通电，电机2旋转而产生反电动势后接通主接点使电机2通电，所以Vl和V2>V11，由此能够大幅防止电池的电压下降。
[0040]另外像这样，小齿轮5啮合到环形齿轮6时，向电机2的电流受到限制，所以小齿轮5刚啮合到环形齿轮6后的碰撞能量得以缓和，所以能够提供安静的发动机起动，并且减轻小齿轮5与环形齿轮6各自的齿轮磨损、齿轮破损，由此能够提供更长寿命的空转停止车用的起动电动机。
[0041]关于本发明的第二实施例，用图4说明使空转停止后的发动机再起动时的起动电动机I的动作。
[0042]通过将安装于第一电磁开关10的电阻元件11设定为发动机在某个规定时间内能够起动的电阻值，当空转停止后的再起动时，不使用第二电磁开关12就能够将其用作向电机2的通电接点。
[0043]此时的具有主接点的第二电磁开关12，不是在空转停止后的再起动时使用，而是在发动机最初的起动等发动机负载大时，不经由电阻元件11地将电池7的电力全部供给到电机2时使用。
[0044]采用这样的结构再起动发动机时，图4所示的发动机再起动期间，向电机2的电力供给期间向电机2的电力供给电路不发生变化，所以不会发生如图2所示接通主接点时产生的第二次电压下降V2，能够确保更稳定的电池电压。
[0045]在此，用图5和图6表示现有技术的、连接与对电机电路的主接点串联的电阻元件的结构、且将包含电阻元件的第一电磁开关和接通断开主接点的第二电磁开关一体形成时的结构例。图中的记号大多与图1的实施方式相同，省略部分说明。
[0046]图5和图6中记载的配线17，是使上述电阻元件11短路后将上述第一电磁开关和第二电磁开关接通而将上述电池的总电压施加到电机起动发动机时的主电流电路的一部分，所以不能采用细截面的配线，虽然如图5和图6所述，能够在一体形成的电磁线圈总成9的外周部结线、或者在一体构成的电磁线圈总成9内结线，但容易想像到一体形成的电磁线圈总成9变得大型化，对发动机的装载性变差。另外，需要在电磁线圈总成9的主干部设置与外部的连接端子(图5中与电池7连接、图6中与电机2连接)，能够容易想象到电磁线圈总成变得复杂且高价。
[0047]根据本实施例，包含电阻元件11的第一电磁开关10，与具有电机2的主接点的第二电磁开关12并联连接，所以承担用于将第一电磁开关10和第二电磁开关12并联连接的配线的功能的电阻元件的一端11a、电阻元件的一端Ilb和配线11c，由于能够成为电阻元件11的一部分所以能够使用细的配线，因此能够不会成为复杂的结构地一体形成包含电阻元件11的第一电磁开关10和具有电机2的主接点的第二电磁开关12。作为电阻元件的一端11a、电阻元件的一端Ilb和配线Ilc的一例，为截面积I平方毫米左右的铜线，而与之相对，现有技术的配线17需要使用例如20平方毫米左右的截面积的铜线，本发明的技术的有用性一目了然。图8是更具体地表示本发明的第一实施例的结构的图。
[0048]用图7对本发明的第三实施方式进行说明。图中的记号I?9和11?14与图1的实施方式相同，省略部分说明。
[0049]本实施方式中，从控制装置13经由配线16b与外部连接端子22结线，经由与外部连接端子22结线的螺管线圈的一端16d向螺线管16的螺管线圈16a通电，由此在螺线管16内形成磁路(未图示)，由此吸引可动铁心16c而驱动联杆8，使小齿轮5啮合到环形齿轮6，当停止对螺管线圈16a的通电时，利用弹簧(未图示)力使上述可动铁心16c返回规定的位置，利用这一点使经由联杆8啮合到环形齿轮6的小齿轮5返回到规定的位置。
[0050]具有用于降低向电机2的浪涌电流的电阻元件11的第一电磁开关15，由包括螺管线圈15c、固定接点15a、固定接点15b、可动接点15d和电阻元件11的磁路部件(未图示)构成，通过从控制装置13经由配线15e、外部连接端子20和螺管线圈15c的一端15j向螺管线圈15c的通电来构建磁路，利用可动接点15d的移动接通子接点，受到限制的电流流向电机2。当停止对螺管线圈15c的通电时，利用弹簧(未图示)力使可动接点15d返回规定的位置由此断开接点。电阻元件11的一端15f与第二电磁开关12的固定接点12a连接，另一端15h与第一电磁开关15的固定接点15a连接。配线15g与第一电磁开关15的固定接点15b和第二电磁开关12的固定接点12b连接。
[0051]通过采用上述第三实施方式的结构，当再起动发动机时，用经由电阻元件11被限制的电流使电机2开始通电，电机2旋转而产生反电动势之后接通主接点(12a、12b、12d)使电机2通电，所以与第一实施方式的动作相同地，能够大幅防止电池的电压下降，且能够各自分开独立地驱动进行小齿轮5向环形齿轮6的移动的螺线管16、具有电阻元件11的第一电磁开关15和具有向电机2的主接点的第二电磁开关12。
[0052]用图9对本发明的第四实施方式进行说明。图中的记号中与图1的实施方式相同的部分，省略部分说明。
[0053]本实施方式中，第一电磁开关10的螺管线圈IOc的一端IOg与外部连接端子20结线，经由配线18、控制装置13、配线13a和线束14与电池7连接。第二电磁开关12的螺管线圈12c的一端12f与外部连接端子20结线，另一端12g经由控制电路19和配线19b与地线连接。控制电路19用配线19a与外部连接端子20结线，具有能够接通断开向第二电磁开关12的螺管线圈12c的通电电路的半导体元件(未图示)或继电器开关(未图示)，经由配线1%与地线连接。根据控制装置13的指示驱动继电器(未图示)，由此将来自电池7的电压施加到外部连接端子20，从电池7流到第一电磁开关10的螺管线圈10c，同时控制电路19经由配线19a以外部连接端子20的电压上升为触发，能够使经过某个规定时间后向第二电磁开关12的螺管线圈12c的通电电路成为闭路。另外，发动机起动后控制装置13停止继电器(未图示)的驱动时外部连接端子20的电压返回零，向第一电磁开关10的螺管线圈IOc的通电停止，且在某个规定时间以后，控制电路19使第二电磁开关12的螺管线圈12c的通电电路成为开路。
[0054]当发动机起动时，控制装置13驱动继电器(未图示)对外部连接端子20施加电压，首先为了将小齿轮5移送到环形齿轮侧而向第一电磁开关10的螺管线圈IOc通电，将可动铁心IOf吸引到固定铁心(未图示)侧，由此经由联杆8使小齿轮5啮合到环形齿轮
6、或者将小齿轮5推入到环形齿轮6的端面以使其啮合到环形齿轮6。另外，利用由该通电产生的吸引力使可动接点IOd与固定接点10a、10b抵接，由此子接点成为闭路，从电池7经由电阻元件11的电流流到电机2。此时的通电电流通过电阻元件11，所以在电机2流过限制后的电流，电机2低速旋转，由此开始发动机的曲柄启动。另外，经由配线19a检测出外部连接端子20的电压上升的控制电路19，在经过某个规定时间后使向第二电磁开关12的螺管线圈12c的通电电路成为闭路，由此利用由该通电产生的吸引力使可动接点12d与固定接点12a、12b抵接，由此主接点成为闭路，与从电池7经由电阻元件11的电流并联的电流流到电机2，电机2全力地使发动机曲柄启动。
[0055]第一实施方式中为了分别驱动电磁线圈总成9内的第一电磁开关10和第二电磁开关12，用配线IOe和配线12e两根配线连接，但通过采用上述结构，控制装置13与电磁线圈总成9之间仅用一根配线18结线。用于驱动一般的汽车的起动电动机的电磁线圈总成的螺线管的配线仅用一根，所以不需要变更汽车侧的配线，就能够将包含通过控制电机的浪涌电流防止电池电压下降导致的电设备的瞬间停止的电阻元件、经由电阻元件向电机通电的接点、和用于不经由上述电阻元件地向电机全通电的接点的起动电动机装置装载到车辆中。
[0056]另外，虽然基于上述第一实施方式、第三实施方式和第四实施方式的动作说明是关于空转停止后的发动机的再起动的说明，但在不是空转停止后的发动机再起动而是Key-Sw(Key Switch:钥匙开关)等的发动机的首次起动时，由于与发动机再起动时为相同动作，所以能够提供更长寿命的起动电动机。
[0057]附图符号说明
[0058]I起动电动机
[0059]2 电机
[0060]3输出轴
[0061]4单向离合器
[0062]5小齿轮
[0063]6环形齿轮
[0064]7 电池
[0065]9电磁线圈总成
[0066]10、15第一电磁开关
[0067]12c、15c、16a 螺管线圈
[0068]13控制装置
[0069]13a、15e、15g、16b、17、18、19a、19b 配线
[0070]14 线束
[0071]15a、15b 固定接点
[0072]15d可动接点
[0073]15f 电阻元件的一端
[0074]15j、16d螺管线圈的一端
[0075]16螺线管
[0076]16c可动铁心
[0077]19控制电路
[0078]20、21、22外部连接端子
【权利要求】
1.一种发动机起动装置，其特征在于，包括: 电动机； 小齿轮，其将上述电动机的旋转驱动力传递至发动机的曲柄轴上的环形齿轮； 第一电路，其具有电阻元件和第一电磁开关，所述第一电磁开关接通断开从电池向所述起动电动机的电机的电力供给和将所述小齿轮移送至所述环形齿轮的推入位置； 第二电路，其与所述第一电路并联设置，该第二电路具有接通断开从所述电池向所述起动电动机的电机的电力供给的第二电磁开关；和 壳体，其将所述第一电磁开关和所述第二电磁开关在所述电动机的轴向直列收纳，其中 所述壳体与所述电动机一体形成， 所述发动机起动时，利用所述第一电磁开关接通向所述起动电动机的电机的电力供给并将所述小齿轮移送至所述环形齿轮的啮合位置之后，利用所述第二电磁开关接通向所述起动电动机的电机的电力供给。
2.如权利要求1所述的发动机起动装置，其特征在于: 将所述电阻元件卷绕来形成所述第一电磁开关的一部分。
3.如权利要求1所述的发动机起动装置，其特征在于: 在所述壳体的所述小齿轮侧设置所述第一电磁开关， 在所述壳体的另一端侧设置有端子部，该端子部具有用于将来自所述电池的供给电力输入到所述第一电路的输入端子，和用于将来自所述第一电路的供给电力向所述电动机输出的输出端子， 在所述第一电磁开关与所述端子部之间设置所述第二电磁开关。
4.如权利要求2所述的发动机起动装置，其特征在于: 所述第一电磁开关和所述第二电磁开关各自分离独立地进行控制。
5.如权利要求4所述的发动机起动装置，其特征在于: 空转停止后再起动时向所述起动电动机的电机的通电，仅使用包含所述电阻元件的所述第一电路。
6.如权利要求1所述的发动机起动装置，其特征在于: 依照一个驱动指示信号，利用所述第一电磁开关接通向所述起动电动机的电机的电力供给并将所述小齿轮移送至所述环形齿轮的啮合位置，经过规定时间之后，利用所述第二电磁开关接通向所述起动电动机的电机的电力供给，并且 依照所述驱动指示信号的停止，使被移送到所述环形齿轮的所述小齿轮返回到规定的位置，停止所述第一电磁开关的驱动，并且停止所述第二电磁开关的驱动。
7.如权利要求6所述的发动机起动装置，其特征在于: 在所述驱动指示信号被停止的情况下，从所述第一电磁开关的驱动被停止后经过规定的时间之后，停止所述第二电磁开关的驱动。
【文档编号】F02N11/08GK103890378SQ201280052279
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2011年10月24日
【发明者】小俣繁彦, 矢吹实, 中里成纪, 北岛慎悟, 山田刚司 申请人:日立汽车系统株式会社