JP2757485B2 - 磁石式スタータの保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁石式スタータの保護装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、スタータにおいては、エンジンの完爆に至
る前にスタータスイッチを戻すと、マグネットスイッチ
の複数の励磁コイルへの通電が停止するので、ピニオン
ギアがリングギアから離脱するとともに、ピニオンギア
およびアーマチュアの回転が徐々に停止する。

そして、エンジン始動不良に運転者が気付き、直ちに
スタータスイッチを再投入すると、マグネットスイッチ
の励磁コイルが励磁されることによってピニオンギアが
リングギア方向に押し出される。このとき、ピニオンギ
アが惰性回転しているので、ピニオンギアとリングギア
との噛合不良や、ギア鳴り、リングギア歯面の損傷等の
不具合が発生するという問題点があった。

このため、本願発明者等は、アーマチュアの惰性回転
中に発生する逆起電力を利用してリレーを作動させるこ
とによって、マグネットスイッチの励磁コイルへの通電
を停止することのできるスタータ（特開昭62−162773号
公報）を提案した。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、前述のスタータにおいては、スタータスイ
ッチを再投入した状態で保持している間に、アーマチュ
アの惰性回転が低速となってくると、アーマチュアの逆
起電力も小さくなる。このため、リレーがマグネットス
イッチの励磁コイルを通電する側に作動する可能性があ
り、信頼性にやや不安があった。

本発明は、信頼性を向上できる磁石式スタータの保護
装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の磁石式スタータの保護装置は、 磁界を作る永久磁石を有し、電気が供給されるとピニ
オンギアを回すモータと、 通電されると前記ピニオンギアをエンジンのリングギ
アに噛み込ませるとともに、前記モータに電気を供給
し、通電が停止されると前記モータへの電気の供給を停
止するマグネットスイッチと、 手動により開閉されるスタータスイッチと、 該スタータスイッチを閉じてから所定時間が経過する
まで電気信号を出力する出力回路と、 該出力回路より出力される前記電気信号を入力してか
ら前記スタータスイッチが開かれるまで、前記マグネッ
トスイッチを通電するスイッチング回路と、 前記モータの惰性回転中に前記モータが出力する逆起
電力を検出する検出手段を有し、該検出手段により前記
逆起電力を検出した時に、前記スタータスイッチを閉じ
た場合、前記出力回路より出力される前記電気信号を前
記スイッチング回路から迂回させる迂回回路と を備えている。

［作用］ （スタータスイッチを閉じた時） スタータスイッチが閉じてから所定時間経過するま
で、出力回路からスイッチング回路に電気信号が出力さ
れる。スイッチング回路は、電気信号を入力すると、マ
グネットスイッチを通電する。このため、マグネットス
イッチによりピニオンギアがエンジンのリングギアに噛
み込む。また、マグネットスイッチによりモータが通電
されるため、ピニオンギアが回転しエンジンを始動させ
る。

そして、スタータスイッチが開くと、スイッチング回
路によるマグネットスイッチの通電が停止するととも
に、モータへの電気の供給を停止する。そして、ピニオ
ンギアがリングギアから離脱する。また、ピニオンギア
およびモータの回転が徐々に停止する。このとき、モー
タは、通電停止時の惰性回転により逆起電力を発生す
る。

（スタータスイッチを再び閉じた時） モータが未だ惰性回転中であると、検出手段によりモ
ータが出力する逆起電力が検出される。このとき、スタ
ータスイッチを再び閉じると、迂回回路は、出力回路よ
り出力される電気信号をスイッチング回路から迂回させ
る。

そして、出力回路は、スタータスイッチを再び閉じた
状態でスタータスイッチを保持している間に所定時間経
過すると、電気信号の出力を停止する。よって、たとえ
ばモータの惰性回転が低速回転となり、逆起電力が小さ
くなって迂回回路が作動しなくてもスイッチング回路へ
の電気信号の入力が防がれる。

よって、スイッチング回路は、電気信号が入力されな
いので、マグネットスイッチの通電を停止している。こ
のため、モータの惰性回転中にピニオンギアがリングギ
アに飛び込むことを防げる。

したがって、本発明は、スタータスイッチを戻さない
限り、ピニオンギアがリングギアに再度飛び込まない。

［発明の効果］ ピニオンギアとリングギアとの噛合不良や、ギア鳴
り、リングギア歯面の損傷等の不具合を確実に防止でき
るので、非常に信頼性の高い磁石式スタータの保護装置
を提供できる。

［実施例］ 本発明の磁石式スタータの保護装置を図に示す一実施
例に基づき説明する。

第１図は本発明の第１実施例を採用した磁石式スター
タの保護装置の電気回路を示す。

磁石式スタータの保護装置１は、モータ２、マグネッ
トスイッチ３、スタータスイッチ４および保護回路５を
備えている。10は車両に搭載された車両用電源である。

モータ２は、磁界を作る永久磁石21、回転するアーマ
チュア22、およびアーマチャ22に電流を流すブラシ23な
どから構成されている。

アーマチュア22は、通電時にアーマチュア22自身が回
転することによってピニオンギア（図示せず）を回転駆
動し、通電停止時に自身の回転が停止することによって
ピニオンギアの回転を停止する。また、アーマチュア22
は、通電停止時の惰性回転中に逆起電力（誘起電圧）を
発生する。

マグネットスイッチ３は、ピニオンギアの押し出し
と、アーマチュア22の通電および通電の停止を制御する
働きを行う。マグネットスイッチ３は、吸引コイル31
は、保持コイル32、プランジャ33およびリターンスプリ
ング（図示せず）などから構成されている。

吸引コイル31および保持コイル32は、第１端子34、両
者に直列接続する第２端子35およびアースされる第３端
子36を有する。第１端子34は、保護回路５に吸引コイル
31および保持コイル32を並列接続する。第２端子35は、
アーマチュア22に吸引コイル31および保持コイル32を直
列接続する。

第１端子34から電気が供給される場合には、吸引コイ
ル31と保持コイル32とに並列的に電流が流れるため、吸
引コイル31と保持コイル32との合成磁力によりプランジ
ャ33が吸引されて主接点37を閉じる。

第２端子35から電気が供給される場合には、吸引コイ
ル31と保持コイル32とに直列的に電流が流れ、吸引コイ
ル31と保持コイル32との相互の磁力が打消し合い、リタ
ーンスプリングの力でプランジャ33が戻り主接点37が開
く。

また、マグネットスイッチ３は、プランジャ33が吸引
されると、ドライブレバー（図示せず）を駆動して、ピ
ニオンギアをエンジンのリングギアに噛み込ませる。

さらに、主接点37は、閉じることによってアーマチュ
ア22と電源10と接続してアーマチュア22に電気を供給す
る。主接点37は、開くことによってアーマチュア22と電
源10との接続を遮断してアーマチュア22への電気の供給
を停止する。

スタータスイッチ４は、イグニッション用接点41、お
よびスタータ用接点42を有する。スタータスイッチ４
は、スタータ用接点42を閉じる（スタータスイッチ４を
投入する）と、保護回路５を介して吸引コイル31および
保持コイル32に並列的に電流を流す。また、スタータス
イッチ４は、スタータ用接点42を開く（スタータスイッ
チ４を戻す）と、電源10と保護回路５を介して吸引コイ
ル31および保持コイル32との接続を遮断する。

保護回路５は、スイッチング回路６、出力回路として
の充放電回路７および迂回回路８を備えている。

スイッチング回路６は、半導体スイッチング素子とし
ての単方向３端子サイリスタ61、および該サイリスタ61
の保護用のダイオード62を有する。サイリスタ61は、ア
ノード、カソードおよびゲートの３つの端子を有する。
アノードは、スタータスイッチ４のスタータ用接点42に
接続されている。カソードは、吸引コイル31および保持
コイル32の第１端子34に接続されている。ゲートは、充
放電回路７に接続されている。サイリスタ61は、ゲート
がダイオード63を介して電気信号を入力すると、アノー
ドからカソードに電流が流れる。このとき、サイリスタ
61は、電源10と吸引コイル31および保持コイル32とを並
列接続する。

充放電回路７は、コンデンサ71、抵抗72、73およびダ
イオード74から構成されている。充放電回路７は、スタ
ータスイッチ４のスタータ用接点42が閉じてから充電が
完了するまでの所定時間だけ、サイリスタ61のゲートに
電気信号（パルス信号）を出力する。コンデンサ71の電
荷は、スタータスイッチ４のスタータ用接点42が開かれ
ると所定時間かけて放電する。

迂回回路８は、NPN形トランジスタ81、およびトラン
ジスタ81の保護用の抵抗82から構成される。トランジス
タ81は、検出手段としてのベース84、コレクタおよびエ
ミッタの３つの端子を有する。ベース84は、抵抗83を介
してアーマチュア22と主接点との間に接続されている。
コレクタは、抵抗73を介してコンデンサ71に接送されて
いる。エミッタは、アースされている。

このトランジスタ81は、ベース84がアーマチュア22か
ら逆起電力を検出するとコレクタからエミッタに電流が
流れる。このため、迂回回路８は、アーマチュア22の通
電停止時の惰性回転中に、充放電回路７から出力される
パス信号をスイッチング回路６から迂回させる。

本実施例の磁石式スタータの保護装置１の作動を図に
基づき説明する。

I.スタータスイッチ投入時 スタータスイッチ４のスタータ用接点42を閉じると、
充電が完了するまでの所定時間だけ、コンデンサ71から
抵抗73およびダイオード63を介してサイリスタ61のゲー
トにパルス信号が出力される。サイリスタ61は、ゲート
にパルス信号を入力すると、吸引コイル31と保持コイル
32との第１端子34に電気を供給する。このため、吸引コ
イル31と保持コイル32との合成磁力により、プランジャ
33が吸引される。このため、ドライブレバーが駆動され
ることによって、ピニオンギアがエンジンのリングギア
に噛み込む。

そして、さらにプランジャ33が吸引されると、マグネ
ットスイッチ３の主接点37が閉じられる。主接点37が閉
じられると、モータ２のアーマチュア22が電源10に接続
されるため通電される。このため、アーマチュア22が永
久磁石21と相対回転を始めることによって、ピニオンギ
アがアーマチュア22に回転駆動されてリングギアを駆動
する。

ここで、エンジンが完爆に至る前にスタータスイッチ
４のスタータ用接点42を開くと、サイリスタ61による吸
引コイル31と保持コイル32との第１端子34への電気の供
給が停止される。このとき、未だ主接点37が閉じている
ので、電源10に吸引コイル31と保持コイル32が第２端子
35を介して直列接続されている。このため、第２端子35
から吸引コイル31と保持コイル32とに直列的に電気が流
れるので、吸引コイル31と保持コイル32との相互の磁力
が打消し合い、リターンスプリングの力によって、プラ
ンジャ33が戻され主接点37が開かれる。そして、主接点
37が開かれることによって、アーマチュア22の通電が停
止され、ピニオンギアおよびアーマチュア22の回転が徐
々に停止する。このとき、アーマチュア22は、通電停止
時の惰性回転により逆起電力を発生する。そして、この
逆起電力は、アーマチュア22の惰性回転中に、第２端子
35を介して吸引コイル31と保持コイル32とに供給される
と同時に、抵抗83を介してトランジスタ81のベース84に
供給される。

また、充放電回路７のコンデンサの電荷は、スタータ
スイッチ４のスタータ用接点42が開かれると、コンデン
サ71→抵抗72→アース→ダイオード74→抵抗73→コンデ
ンサ71の経路で所定時間かけて放電する。

II.スタータスイッチ再投入時 車両乗員がエンジンの始動不良に気付いて、アーマチ
ュア22が惰性回転中に、スタータスイッチ４を再度スタ
ータ用接点42を閉じる。このとき、アーマチュア22が惰
性回転中のため、トランジスタ81のベース84がアーマチ
ュア22の逆起電力を検出している。このため、トランジ
スタ81は、充放電回路押７より出力されるパルス信号を
吸引してスイッチング回路６から迂回させる。

そして、充放電回路７は、スタータスイッチ４のスタ
ータ用接点42を閉じた状態で保持している間に、コンデ
ンサ71の充電が完了して所定時間経過すると、パルス信
号の出力を停止する。よって、たとえばアーマチュア22
の惰性回転が低速回転となり、逆起電力が小さくなって
トランジスタ81が迂回回路８として作動しなくてもサイ
リスタ61のゲートへのパルス信号の入力が防がれる。

そして、サイリスタ61は、第１端子34への電気の供給
を停止しているので、吸引コイル31と保持コイル32とに
電気が供給されない。よって主接点37が開いた状態で保
持されることとなるので、アーマチュア22と電源10との
接続が遮断されたままとなり、アーマチュア22の通電が
停止された状態が続く。

したがって、本実施例では、たとえばアーマチュア22
の惰性回転が低速回転となり、逆起電力が小さくなって
トランジタ81が迂回回路８として作動しなくても、吸引
コイル31と保持コイル32とに電気が供給されない。この
ため、ピニオンギアは、リングギアに飛び込まない。よ
って、ピニオンギアとリングギアとの噛合不良や、ギア
鳴り、リングギア歯面の損傷等の不具合を確実に防止で
きるので、非常に信頼性の高い磁石式スタータの保護装
置１を提供できる。また、本実施例は、スタータスイッ
チ４を一度戻さない限り、エンジンの始動をすることが
できないので、車両乗員がエンジンの始動に失敗した場
合に、スタータスイッチ４を一度戻すという習慣がつけ
られる。

第２図は本発明の第２実施例を採用した磁石式スター
タの保護装置の電気回路を示す。

（第１実施例と同一機能物は同番号を付す） 本実施例では、スイッチング回路として第１実施例の
スイッチング回路６に、リレースイッチ91およびリレー
コイル92からなるリレー回路９を付加している。51はダ
イオードである。

本実施例では、サイリスタ61で直接第１端子34を制御
しないで、リレー回路９を介して第１端子34に制御して
いる。

本実施例の場合には、比較的大型のスタータに対して
も、小容量のサイリスタ（1A〜数Ａ）で対応できるとい
う効果を有する。また、サイリスタ61の電圧降下を無視
でき、吸引コイル31と保持コイル32とを大きくする必要
がない。

［変形例］ 本実施例では、スイッチング回路をサイリスタにより
構成したが、スイッチング回路を複数のトランジスタに
より構成しても良い。

本実施例では、迂回回路をトランジスタにより構成し
たが、迂回回路をサイリスタにより構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を採用した磁石式スタータ
の保護装置の電気回路図、第２図は本発明の第２実施例
を採用した磁石式スタータの保護装置の電気回路図であ
る。 図中 １……磁石式スタータの保護装置、２……モータ、３…
…マグネットスイッチ、４……スタータスイッチ、５…
…保護回路、６……スイッチング回路、７……充放電回
路（出力回路）、８……迂回回路、９……リレー回路
（スイッチング回路）、21……永久磁石、84……ベース
（検出手段）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−100426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−69442（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−83357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−162773（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−134627（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭43−4570（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭33−7906（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭34−15708（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02N 11/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）磁界を作る永久磁石を有し、電気が
   供給されるとピニオンギアを回すモータと、 （ｂ）通電されると前記ピニオンギアをエンジンのリン
   グギアに噛み込ませるとともに、前記モータに電気を供
   給し、 通電が停止されると前記モータへの電気の供給を停止す
   るマグネットスイッチと、 （ｃ）手動により開閉されるスタータスイッチと、 （ｄ）該スタータスイッチを閉じてから所定時間が経過
   するまで電気信号を出力する出力回路と、 （ｅ）該出力回路より出力される前記電気信号を入力し
   てから前記スタータスイッチが開かれるまで、前記マグ
   ネットスイッチを通電するスイッチング回路と、 （ｆ）前記モータの惰性回転中に前記モータが出力する
   逆起電力を検出する検出手段を有し、 該検出手段により前記逆起電力を検出した時に、前記ス
   タータスイッチを閉じた場合、前記出力回路より出力さ
   れる前記電気信号を前記スイッチング回路から迂回させ
   る迂回回路と を備えた磁石式スタータの保護装置。