JPS624688Y2

JPS624688Y2 -

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Publication number: JPS624688Y2
Application number: JP1978102126U
Authority: JP
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1987-02-03
Also published as: JPS5520623U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、車輌用スタータの保護装置に関し、
特にオペレーシヨナルアンプとスイツチングトラ
ンジスタを使用して、エンジンの回転数が設定値
に達したときにスタータの回転を自動的に停止さ
せ、該スタータが必要以上に回転することを防止
する車輌用スタータの保護装置に関するものであ
る。

車輌用エンジンを始動するに際しては、まず手
動キースイツチを閉成してスタータを回転させ、
該スタータの回転によりエンジンを回転させてエ
ンジンを始動する。このスタータの回転は、スタ
ータと連結しているピニオンがエンジンのリング
ギアと噛合することにより、エンジンに伝達され
る。

例えばクーラ付きの自動車の如き特別な場合で
は、エンジンをスタータで一定回転速度まで増速
させたあとで、自動的にスタータ電源回路をオフ
にするようにことが行われている。しかし従来
は、エンジンの回転を検出するのに、エンジンに
よつて回転される車輌用発電機の三相発電巻線の
中性点電圧をリレーにより検出し、複数のリレー
を使用して上記スタータ電源回路をオフにしてい
た。

しかしながら、リレーを使用して、上記の如く
中性点電圧を検出し、エンジンの回転数が一定の
回転数に達したかどうかを検出して、スタータ電
源回路をオフにするためには、ある程度の電圧変
化を必要とする。

しかるに車輌用発電機の該中性点電圧は、上記
発電機の電圧調整方式により異なり、チリル式調
整器では該中性点電圧はきわめて低電圧（約2V
位である。）しか生ぜず、またトランジスタ式電
圧調整器では、エンジンの回転数が低いうちに飽
和する。

したがつて、チリル式調整器の場合は、リレー
のみで上記の如きスタータ電源回路を制御するこ
とは困難である。またトランジスタ式電圧調整器
の場合には、上記の如く回転数が低いうちに飽和
することを防止するため、界磁巻線回路に抵抗を
挿入し、上記飽和を抑制していた。そして複数の
リレーを使用して上記スタータ電源回路を制御し
ていたので、車輌用発電機の界磁巻線回路に抵抗
を挿入しなければならない欠点や、かなりの電力
を必要とする大型のリレーを複数個使用するため
に、車輌用スペースを大きく必要とし、消費電力
も大きい等の欠点があつた。

しかも、上記の如くスタータを始動させたあと
で、例えば運転手の誤操作等の理由により、スタ
ータが惰性回転しているときに、再び上記手動キ
ースイツチをオンさせ、スタータを回転させ、い
わゆるスタータ惰性飛込現象を生じることがあ
る。そして上記スタータ惰性飛込現象が生ずる
と、スタータと連結しているピニオンとエンジン
のリングギアとが回転状態で噛合して損傷する欠
点がある。したがつて、このようなスタータ惰性
飛込現象の発生を有効に防止することもあわせて
必要である。

したがつて、本考案は、上記の如き欠点を改善
したエンジンの回転数が規定値に達したときにス
タータの電源回路を自動的にも、手動的にもオフ
できる車輌用スタータ保護装置を、リレーをほと
んど使用することなく提供することを目的とする
ものであり、このために、手動キースイツチと、
スタータと、該スタータの始動を制御するスター
タリレーと、該スタータに流れる電流を開閉する
接点を有するエンゲージスイツチと、上記スター
タの回転に応じて回転するピニオンを具備する車
輌用エンジン起動装置において、上記スタータリ
レーに流れる励磁電流をオンオフするスイツチン
グトランジスタと、該スイツチングトランジスタ
を制御する第１オペレーシヨナルアンプと、該ス
イツチングトランジスタを制御する他のトランジ
スタと、この他のトランジスタを制御する第２オ
ペレーシヨナルアンプと、上記エンゲージスイツ
チにプルコイル及び保持コイルを設けこのプルコ
イルの一方をスタータに接続し、他方をスタータ
リレーの接点部に接続し、上記第２オペレーシヨ
ナルアンプの基準端子に基準電圧を印加し、該第
２オペレーシヨナルアンプの入力端子に車輌用発
電機の発電巻線中性点電圧を印加し、該第２オペ
レーシヨナルアンプの出力側に微分回路及び積分
回路を接続して上記他のトランジスタを制御する
とともに、上記第１オペレーシヨナルアンプには
上記スタータの惰性回転により該スタータから生
じた発生電圧に応じた制御電圧を上記エンゲージ
スイツチのプルコイル及びスタータリレーの接続
部の接続点を経由して印加し、この第１オペレー
シヨナルアンプの出力部分にはコンデンサ及び抵
抗よりなる遅延回路を接続してその出力を前記ス
イツチングトランジスタに印加し、スタータが惰
性回転しているときは上記スタータリレーに励磁
電流が流れないように構成したことを特徴とす
る。

以下本考案の一実施例を、第１図及び第２図に
より説明する。

第１図は本考案の一実施例を示す図面であり、
第２図は、第１図の要部の電圧波形を示すもので
ある。

図中、１は手動キースイツチ、２はスタータリ
レーで励磁コイル２−１と該励磁コイル２−１に
より制御される接点部２−２を有する。３はスイ
ツチングトランジスタ、４はスタータ、５はピニ
オンでスタータ４により回転されるものであり、
６はエンジンのリングギア、７はエンゲージスイ
ツチで、固定接点７−１，７−１′、可動接点７
−２、可動接点７−２を駆動するプルコイル７−
３及び保持コイル７−４を具備しており、該保持
コイル７−４は、可動接点７−２が固定接点７−
１及び７−１′と接触しているとき、可動接点７
−２を上記各固定接点と接触状態に保持する如く
作用するものである。８はレバー機構で、支点８
−１を中心に駆動する可動桿８−２及び８−３を
有する。９はオペレーシヨナルアンプで構成され
る第１差動増幅器、１０，１１はゼナーダイオー
ド、１２は例えば電池の如き車輌用電源、１３は
開閉器、１４は車輌用発電機、１４−１は該発電
機の三相交流発電巻線の中性点、１４−２はその
界磁巻線、１５は整流器、１６は該車輌用発電機
の電圧調整器、１７はオペレーシヨナルアンプで
構成される第２差動増幅器、１８はダーリントン
接続されたトランジスタ回路でトランジスタ１８
−１及び１８−２により構成されている。１９は
整流器であり、R₁乃至F₁₄は抵抗で、そのうち
R₄，R₁₀及びR₁₂は可変抵抗であり、C₁乃至C₄は
コンデンサである。

車輌が停止してエンジンが回転していない通常
状態では、手動キースイツチ１が開放されている
が、抵抗R₃，R₄により分圧された正電圧が、第
１差動増幅器９の基準端子T₁に印加されてお
り、該差動増幅器９の出力電圧によりトランジス
タ３のベースに正電圧が印加され、トランジスタ
３はオン状態にある。

いま、図示省略されたエンジンを駆動するため
に、手動キースイツチ１を閉じれば、上記の如く
トランジスタ３がオン状態になつているため、電
源１２−手動キースイツチ１−励磁コイル２−１
−トランジスタ３−接地の回路に電流が流れ、ス
タータリレー２の接点部２−２が閉成する。接点
部２−２の閉成により、エンゲージスイツチ７の
プルコイル７−３及びスタータ４に電流が流れ、
同時に保持コイル７−４にも電流が流れる。

このプルコイル７−３に流れる電流により、可
動接点７−２は固定接点７−１及び７−１′間を
橋絡し、この可動接点の橋絡運動により、該可動
接点７−２に接続された可動桿８−２が、支点８
−１を中心に左方に移動するので、可動桿８−３
の先端は逆に右方に移動し、ピニオン５をエンジ
ンリングギア６と噛合させる。

また固定接点７−１，７−１′間を可動接点７
−２が橋絡することにより、スタータ４にはプル
コイル７−３を経由せずに直接電源１２から電流
が供給されるために、スタータ４は回転し、ピニ
オン５を介してエンジンリングギア６を回転し、
図示省略されたエンジンを始動する。そして上記
可動接点７−２の橋絡状態は、接点部２−２−保
持コイル４−接地の回路に流れる保持電流により
保持される。

スタータリレー２の接点部２−２が閉成される
と、電源１２の電圧によつてゼナーダイオード１
０がトランジスタ３のベース・エミツタ回路を経
由して通電されるため、第１差動増幅器９の出力
電圧如何にかかわらずトランジスタ３はオン状態
にある。したがつて、手動キースイツチ１が閉成
されている間、トランジスタ３はオン状態にあ
る。

スタータ４の回転によりエンジンが回転すれ
ば、エンジンと連結された車輌用発電機１４も回
転されて出力電圧を発生し、同時に三相発電巻線
中性点１４−１にも交流電圧が現われる。

該中性点１４−１に生じた交流電圧は、コンデ
ンサC₂と抵抗R₃を介して第２差動増幅器１７の
入力端子T₄に印加される。したがつて、第２差
動増幅器１７は、第２図イに示す如く、基準端子
T₃に印加されている直流電圧と入力端子T₄に印
加される交流電圧との差に応じた振幅を有する負
のパルス電圧が生じ、このパルス電圧がコンデン
サC₃と抵抗R₁₂により構成される微分回路によ
り、同ロの如くなり、整流器１９により同ハの如
く整流されたのちに、抵抗R₁₃とコンデンサC₄に
より構成される積分回路に印加され、コンデンサ
C₄の端子電圧は変化する。該コンデンサC₄の端
子電圧は、積分されるパルスの数に比例するの
で、エンジンの回転数が速くなれば、それに応じ
て該コンデンサC₄の端子電圧は、同ニの如く上
昇する。そして上記コンデンサC₄の端子電圧
が、ダーリントン回路を構成するトランジスタ１
８−１及び１８−２のベース・エミツタ回路を導
通する電圧に達すれば、該トランジスタ１８−１
及び１８−２はオン状態になり、スイツチングト
ランジスタ３のベース電圧を極めて低電圧状態に
する。

このようにしてエンジンが規定回路に達すれ
ば、スイツチングトランジスタ３が自動的にオフ
状態になり、スタータリレーの励磁コイル２−１
に流れる励磁電流が遮断される。

発電巻線の中性点に発生する交流電圧の周波数
は、エンジンの回転数に正確に比例するものであ
り、この交流電圧を第２差動増幅器１７の入力端
子T₄に印加することにより、その周波数に応じ
た第２図イに示す如き、負パルスを得ることがで
きる。該負パルスの大きさは、第２差動増幅器１
７の基準端子T₃に印加される基準電圧と、入力
端子T₄に印加される電圧との差により決定され
るので、基準電圧を適当に選択したり、或いは微
分回路、積分回路を適当に設定することにより、
スイツチングトランジスタ３をオフにするエンジ
ンの回転数を適当に定めることができる。

更に、最初に手動キースイツチ１を閉じてスタ
ータ４を回転したあとで手動キースイツチ１を開
放すれば、励磁コイル２−１の励磁電流が遮断さ
れ、接点部２−２は開放し、保持コイル７−４に
も保持電流が流れなくなり、同時にスタータ４は
惰性回転して発電する。この発電電圧がプルコイ
ル７−３と保持コイル７−４を逆に流れるので、
可動接点７−２は固定接点７−１，７−１′から
解放される。この状態でスタータ４には電流は流
れないが、該スタータ４は惰性のため、通常５乃
至７秒間は回転している。

該スタータ４が惰性回転しているとき、スター
タ４は発電機として電圧を発生しており、この発
生電圧が、プルコイル７−３−抵抗R₁−抵抗R₂
を経由して、第１差動増幅器９の入力端子T₂に
印加される。この入力端子T₂に印加される電圧
が、基準端子T₁に印加される、電源１２の電圧
を抵抗R₃，R₄で分圧した電圧より高い時は、第
１差動増幅器９の出力電圧は極めて低いので、ト
ランジスタ３のベース電圧も低くなり、トランジ
スタ３はオフ状態になる。

したがつて、このスタータ４が惰性回転してい
る期間に、エンスト等の理由により、再び手動キ
ースイツチ１を閉成し、エンジンを始動しようと
しても、今後はトランジスタ３がオフ状態のた
め、励磁コイル２−１には電流が流れない。した
がつて接点部２−２も閉成せず、またプルコイル
７−３にも電流が流れることもないので、上記再
度の手動キースイツチ１の閉成によるとスタータ
４は回転しない。

しかも、第１差動増幅器９の出力回路には、抵
抗R₇，R₆とコンデンサC₁より構成される遅延回
路が接続されている。それ故、スタータ４の惰性
回路がかなり低下し、入力端子T₂に印加される
電圧も低下して基準端子T₁に印加された電圧と
ほぼ等しいかまたはそれ以下に低下したとして
も、第１差動増幅器９の出力電圧は抵抗R₇，R₆
とコンデンサC₁より構成される遅延回路を介し
てトランジスタ３のベースに伝達されるため、た
とえ第１差動増幅器９の出力電圧がスタータ４の
惰性回転低下にともなつて正になつたとしても、
トランジスタ３のベース電圧は直ちに正になるよ
うなことはない。したがつて、スタータ４が完全
に停止状態になるまでトランジスタ３はオン状態
にならないので、スタータの惰性飛込現象を完全
に防止できる。

以上述べた如く、本考案によれば、車輌用エン
ジンの回転を、車輌用発電機の中性点電圧により
検出し、しかもその周波数を検出することにより
行つているので、従来の電圧検出手段によるもの
に比較し、正確に検出することが可能になり、設
定回転数においてスタータリレーに流れる励磁電
流をオンオフするスイツチングトランジスタを正
確に制御することが可能となる。

しかも、従来の如く、界磁巻線回路に抵抗を入
れる必要もなく、リレーもほとんど使用すること
もない。

加えて本考案によれば、更に第１差動増幅器の
如き、別のオペレーシヨナルアンプを使用し、こ
れにスタータ４からの発生電圧を印加し、該オペ
レーシヨナルアンプの出力をスタータリレーのス
イツチングトランジスタに印加する如く構成して
あるので、スタータ４が惰性回転しているときに
手動キースイツチを閉成することにより生ずるス
タータ惰性飛込現象を、上記した如くエンジン回
転時にスタータの回転防止とともに、あわせて確
実に防止することができる。

なお、特公昭38−3858号公報記載の如く、制御
電磁コイルを使用してスタータの逆起動動により
制御開閉器を感度よく制御するためには、プルコ
イルを介さず、制御電磁コイルをスタータに直接
接続することが必要となるが、スタータの位置か
らスタータリレーまでの距離が相当長いため、制
御電磁コイルを使用して、起動操作開閉器に直列
接続された電磁リレーを制御する接点に対して感
度よく制御を行うために長い配線が必要となり、
回路構成上問題がある。しかし本考案では高感度
の第１オペレーシヨナルアンプを使用しているた
め、第１オペレーシヨナルアンプの入力信号をス
タータから直接印加せずにプルコイルを経由して
入力することができるので、運転席に配置されて
いるキースイツチ１の近くのスタータリレー２の
接点部２−２よりこのプルコイル経由のスタータ
の出力を第１オペレーシヨナルアンプに伝達可能
となり、スタータリレー２の近傍に配置された第
１オペレーシヨナルアンプへの配線を短かくする
ことができ、回路構成を簡単にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図は第１図の要部の電圧波形を示すものである。図中、１は手動キースイツチ、２はスタータリ
レー、３はスイツチングトランジスタ、４はスタ
ータ、５はピニオン、６はエンジンのリングギ
ア、７はエンゲージスイツチ、８はレバー機構、
９は第１差動増幅器、１０，１１はゼナーダイオ
ード、１２は例えば電池の如き車輌用電源、１３
は開閉器、１４は車輌用発電機、１５は整流器、
１６は電圧調整器、１７は第２差動増幅器、１８
はダーリントン接続されたトランジスタ回路、１
９は整流器、R₁乃至R₁₄は抵抗であり、そのうち
R₄，R₁₀及びR₁₂は可変抵抗、C₁乃至C₄はコンデ
ンサをそれぞれ示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

手動キースイツチと、スタータと、該スタータ
の始動を制御するスタータリレーと、スタータに
流れる電流を開閉する接点を有するエンゲージス
イツチと、上記スタータの回転に応じて回転する
ピニオンを具備する車輌用エンジン起動装置にお
いて、上記スタータリレーに流れる励磁電流をオ
ンオフするスイツチングトランジスタと、該スイ
ツチングトランジスタを制御する第１オペレーシ
ヨナルアンプと、該スイツチングトランジスタを
制御する他のトランジスタと、この他のトランジ
スタを制御する第２オペレーシヨナルアンプと、
上記エンゲージスイツチにプルコイル及び保持コ
イルを設けこのプルコイルの一方をスタータに接
続し、他方をスタータリレーの接点部に接続し、
上記第２オペレーシヨナルアンプの基準端子に基
準電圧を印加し、該第２オペレーシヨナルアンプ
の入力端子に車輌用発電機の発電巻線中性点電圧
を印加し、該第２オペレーシヨナルアンプの出力
側に微分回路及び積分回路を接続して上記他のト
ランジスタを制御するとともに、上記第１オペレ
ーシヨナルアンプには上記スタータの惰性回転に
より該スタータから生じた発生電圧に応じた制御
電圧を上記エンゲージスイツチのプルコイル及び
スタータリレーの接続部の接続点を経由して印加
し、この第１オペレーシヨナルアンプの出力部分
にはコンデンサ及び抵抗よりなる遅延回路を接続
してその出力を前記スイツチングトランジスタに
印加し、スタータが惰性回転しているときは上記
スタータリレーに励磁電流が流れないように構成
したことを特徴とする車輌用スタータ保護装置。