JPH04125671U - スタータ保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】スタータのクランンキングにバッテリの容量不
足を検出してスタータ動作を停止する。 【構成】スタータのクランキング時に所定の基準電圧と
バッテリ電圧とを比較する比較手段と、該比較手段のバ
ッテリ電圧容量不足検出出力に基づいてスタータのリレ
ー接点を開路させる手段と、該比較手段の出力に基づい
てバッテリの状態を表示する手段とを備えたスタータ保
護装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はエンジン用のスタータ保護装置に関し、特に、スタータのクランキン グ時（始動時）にバッテリの電圧不足を検出した場合にスタータ動作を停止させ るスタータ保護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般的に、スタータ保護装置はエンジンが通常の運転状態に達したときにスタ ータの動作を停止させ、或はエンジンの通常運転時にドライバがスタータを誤っ て“ＯＮ”した場合にスタータの駆動を阻止してスタータを保護するものである 。 しかし、従来のスタータ保護装置ではエンジンの始動不良状態の時にスター タを再度“ＯＮ”すると、エンジンは揺動回転中でありスタータのモータも惰性 回転中であるためモータのピニオンとエンジンのリング・ギアとの衝突により歯 先が破損する欠点を有する。また、通常運転中のエンジンを停止させた場合、エ ンジンは瞬時に停止するのでなく、しばらく揺動回転した後に停止する。したが って、エンジンの停止直後にスタータを“ＯＮ”すると揺動回転中のエンジンの リング・ギアとスタータのピニオンとが衝突して歯先が破損する虞れがある。

【０００３】 この欠点を解決するため、本願と同一出願人によりスタータのピニオンおよび エンジンのリング・ギアが完全に停止した状態以外でのスタータの動作を防止で き、しかも装置が複雑とならないスタータ保護装置（実願平１ー１５１８５４号 ）が提案されている。該同一出願人による提案はそれ自体優れたものであるが、 バッテリ容量不足から生じる悪影響からスタータを保護する点は考慮されていな い。 即ち、バッテリの容量不足の状態でスタータをクランキングさせるとバッ テリ電圧が減少して、（ａ）保持電圧を下回り、スタータ動作を開始させるリレ ー装置およびスタータがチヤタリングを起こし、接点を傷めたり、ピニオン及び リングギヤの端面摩耗が発生し、（ｂ）また、エンジン始動に至らず、その状態 を長時間継続するとスタータがは焼損する等の欠点がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本願考案は上記同一出願人による実用新案登録出願（実願平１ー１５１８５４ 号）を更に改良するもので、スタータのクランキング時にバッテリの容量不足を 自動的に検出しスタータを保護できるスタータ保護装置を提供することを目的と する。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】

本考案によれば、スタータのクランキング時に所定の基準電圧とバッテリ電圧 とを比較する比較手段と、該比較手段のバッテリ電圧不足検出出力に基づいてス タータのリレー接点を開路させる手段と、該比較手段の出力に基づいてバッテリ の状態を表示する手段と備えることを特徴とする。

【０００６】

【作用】

したがって、スタータのクランンキング時のバッテリ電圧不足を自動的の検出 し、バッテリが異常であればスタータ動作を自動的に停止することができ、しか もドライバがこの状態を知ることでき誤操作が防止される。

【０００７】

【実施例】

本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【０００８】 図１は本考案一実施例の要部回路構成図を示す。図１は、図１Ａと図１Ｂとで構 成され、図１Ａは前記実用新案登録出願（実願平１ー１５１８５４号）に開示さ れた現行回路を示し、図１Ｂは本願考案に係る改良部分である。図１Ａは大きく 別けてバッテリ１と、スタータスイッチ２と、電圧発生器３と、電圧調整器４と 、スタータ保護装置５およびスタータ６とで構成される。

【０００９】 前記スタータ保護装置５は、該スタータの駆動用のリレー７と、該リレーの制 御用のシュミット接続したトランジスタＱ₁及びＱ₂と、このトランジスタＱ_１及 びＱ_２の制御用の３入力のナンドゲート８および９と、このナンドゲート８およ び９への入力電圧レベル調整用の抵抗Ｒ₂、Ｒ₃及びツエナー・ダイオードＺ₁で 構成された第１の入力電圧制御部と、抵抗Ｒ₅、Ｒ₆及びツエナー・ダイオードＺ₂ で構成された第２の入力電圧制御部と、前記ナンドゲート８を制御する為の抵 抗Ｒ₈，Ｒ₉、ダイオードＤ₈及びコンデンサＣ₂で構成されたタイマー回路１１と 、前記電圧発生器３から出力される電圧を検出する為の抵抗Ｒ₁₁、ツエナー・ダ イオードＺ₃、コンデンサＣ₃及びトランジスタＱ₃で構成された電圧検出回路と を含み、図１Ａに図示する如く接続されている。 図１Ａ中、コンデンサＣ₁は リレー７の動作時に接点ＣＴ₁がバウンドし、Ｃ端子電圧がチヤタリングした場 合でもナンドゲート８への入力を確実にする為の保護用コンデンサである。

【００１０】 図１Ｂは大きく別けて、基準電圧を発生するための基準電圧回路部２１、該基 準電圧とバッテリ電圧とを比較するための比較電圧回路部２２、該比較結果を出 力するための出力回路部２３、バッテリ電圧の復帰時に該電圧をＬレベルに保持 するための保持回路部２４、ＩＣ回路に定電圧を供給するための電源回路部２５ およびドライバに動作状態を目視させるためのランプ回路部２６とが図示の如く 接続されて構成されている。

【００１１】 特に、基準電圧回路部２１はスタータスイッチ２のスイッチ端子Ｓが接続され 、このスイッチ端子Ｓには抵抗Ｒ₁₇、Ｒ₁₈、Ｒ₁₉が図示の如く接続され、該抵抗 Ｒ₁₈およびＲ₁₉にはコンデンサＣ₅とツェナーダイオードＺ₅がそれぞれ図示の如 く並列に接続されている。比較電圧回路部２２はバッテリ１の電圧を示すＢ端子 が接続され、このＢ端子に抵抗Ｒ₂₀，Ｒ₂₁および可変抵抗ＶＲがそれぞれ図示の 如く接続されている。また、比較電圧回路部２２には比較器２７が設けられてい る。該比較器２７の−端子は前記抵抗Ｒ₁₈とＲ₁₉との接続点が接続され、＋端子 には前記抵抗Ｒ₂₀とＲ₂₁との接続点が接続されている。該比較器２７の出力はノ ット回路Ｉｃ₁₁に接続されている。図中、抵抗Ｒ₂₃は該ノット回路にＨまたはＬ を判断させるためのプルアップ抵抗であり、抵抗Ｒ₂₂は帰還抵抗である。

【００１２】 前記ノット回路Ｉｃ₁₁の出力は図１ＡのトランジスタＱ₃のベース端子に接続 され、更に、図１Ｂのランプ回路部６のトランジスタＱ₆のベース端子にノット 回路Ｉｃ₁₂およびＩｃ₁₃を介して接続されている。該トランジスタＱ₆のコレク タ端子はトランジスタＱ₅のベース端子に接続され、このトランジスタＱ₅のエミ ッタ端子はＢ端子に接続されている。該トランジスタＱ₅のコレクタ端子は抵抗 Ｒ₃₂を介してランプ（図示せず）が接続されるランプ端子Ｌに接続されている。 また、ランプ回路部６の前記ノット回路Ｉｃ₁₂の入力には抵抗Ｒ₂₉とコンデンサ Ｃ₈とから成るタイマ回路３０の出力が接続されている。

【００１３】 図２は主なＩＣ回路の動作説明図を示す。

【００１４】 図３はバッテリの容量不足時のスタータのクランキング動作の波形図である。 図３で（ａ）はＣ端子の波形、（ｂ）はＳ端子の波形、（ｃ）はＬ端子の波形を それぞれ示す。

【００１５】

【動作】

この様に構成された本考案一実施例の動作を説明する。

【００１６】 上述の如く図１Ａは現行回路を示しており、その動作は実用新案登録出願（実 願平１ー１５１８５４号）に詳しく開示されいるので、ここでの動作は図１Ｂの 部分を中心に本考案の特徴ある動作を説明する。

【００１７】 本考案の特徴はスタータのクランキング時（即ち、始動時）にバッテリ１が正 常電圧値にあるか否かを検出し、基準値以下の場合にはスタータを停止する点に ある。

【００１８】 先づ、バッテリの正常な場合のエンジン始動時の動作について説明する。 エンジンを始動する為にドライバがスタータスイッチ２を“ＯＮ”すると、バ ッテリ１の電圧が抵抗Ｒ₂とＲ₃で分圧され抵抗Ｒ₄を介してナンドゲート８のａ 入力およびナンドゲート９のｄ入力に入力され、ナンドゲート８のａ入力および ナンドゲート９のｄ入力はＨレベルとなる。また、ナンドゲート８のｂ入力はノ ット回路Ｉｃ₁の出力によりＨレベルとなり、ｃ入力はコンデンサＣ₂が未充電で あるためＬレベルとなり、ナンドゲート８の出力はＨレベルとなる。また、ナン ドゲート９のｅ入力はＨレベルとなり、ｆ入力は電源電圧ＶＤＤによりＨレベル となり、ナンドゲート９の出力はＬレベルとなる（図２ｂ）。これにより、トラ ンジスタＱ₁は非導通となる。したがって、バッテリ１の出力電圧は抵抗Ｒ₁を介 してトランジスタＱ₂のベースに印加される。これより、トランジスタＱ₂が導通 してリレー・コイルＬ₁が通電され、リレー７が付勢状態となりリレー接点ＣＴ₁ が閉路される。

【００１９】 一方、Ｓ端子からのバッテリ電圧がツェナーダイオードＺ₅、抵抗Ｒ₁₇、Ｒ₁₈ およびＲ₁₉により定電圧化され、更に抵抗Ｒ₁₈とＲ₁₉とで分圧され所望の基準電 圧が比較器２７の−端子に入力される。また、Ｂ端子からのバッテリ電圧は抵抗 Ｒ₂₀とＲ₂₁とで分圧され、バッテリの電圧変動が比較器２７の＋端子に入力され る。バッテリ１が正常な電圧容量である場合には該バッテリ電圧は基準電圧より 大きくなるので、比較器２７は図２（ａ）に示す様にＨレベルを出力し、ノット 回路Ｉｃ₁₁はＬレベルを出力する。この状態では、スタータおよびエンジンは通 常の始動動作を継続する。即ち、リレー接点ＣＴ₁の閉路時は（即ち、リレー７ の付勢時には）、スタータ保護回路５のＢ端子又はＣ端子の電圧、即ちバッテリ １の出力電圧は抵抗Ｒ₅及びＲ₆で分圧されて抵抗Ｒ₇を介してノット回路Ｉｃ₁に 印加しノット回路Ｉｃ₁の出力によりナンドゲート８のｂ入力はＬレベルとなる 。更に、該分圧電圧は前記タイマー回路１１に印加されコンデンサＣ₂が充電さ れ、この充電電圧によりナンドゲート８のｃ入力はＨレベルとなる。したがって 、ナンドゲート８はＨレベルを出力し、上述のナンドゲート９への入力信号状態 が保持されトランジスタＱ₁は非導通に維持され、トランジスタＱ₂は導通状態に 維持される。また、このリレー７の付勢状態では、スタータ６のリレー１３のリ レー・コイルＬ₂及びＬ₃が通電され、リレー接点ＣＴ₂が閉路される。ここで、 リレー・コイルＬ₂は接点作動コイルであり、リレーコイルＬ₃は接点保持用コイ ルである。この結果、スタータ６のモータＭが回転し、エンジン（図示せず）の 回転を開始させる。また、上述の如く比較器２７がＨレベルを出力し、ノット回 路Ｉｃ₁₁はＬレベルを出力して、バッテリの容量正常を判別すると、該ノット回 路Ｉｃ₁₁のＬレベル出力によりランプ回路部６のトランジスタＱ₆とＱ₅とは非導 通になりランプ端子Ｌにはランプ点灯出力は出力されない。

【００２０】 次ぎに、クランキング時にバッテリ電圧不足が検出された場合の本考案の特徴 ある動作を説明する。スタータスイッチ２を“ＯＮ”しスタータを始動させると 、上述の如くリレー接点ＣＴ₁が閉路する。しかし、バッテリ容量が不足する場 合にはスタータのクランキング時に図３に示す様にバッテリ電圧が減少する。 バッテリ電圧が基準電圧値より小さくなると、比較器２７は図２（ｃ）に示す様 にＬレベルを出力し、ノット回路Ｉｃ₁₁はＨレベルを出力する。この状態で、ナ ンドゲート８のａ入力およびナンドゲート９のｄ入力はバッテリ電圧によりＨレ ベルとなる。また、ナンドゲート８のｂ入力はリレー接点ＣＴ₁が閉路状態なの でノット回路Ｉｃ₁の出力によりＬレベルとなり、ｃ入力はＨレベルとなる。ナ ンドゲート８の出力はＨレベルとなり、ナンドゲート９のｅ入力はＨレベルとな る。しかし、ナンドゲート９のｆ入力は、前記ノット回路Ｉｃ₁₁のＨレベル出力 によりトランジスタＱ₃が導通するのでグランドレベルとなりＬレベルとなり、 ナンドゲート９の出力はＨレベルとなる（図２ｄ）。これにより、トランジスタ Ｑ₁は導通状態となるのでトランジスタＱ₂は非導通状態となりリレー接点ＣＴ₁ は開路されスタータ６は動作を停止する（図３α点）。

【００２１】 ここで、クランキング中に本考案の機能が作動してリレー装置がＯＦＦすると 、エンシンのリングギアとピニオンとの噛み合で減少していたバッテリ電圧が復 帰するのでヒステリシス回路を用い帰還抵抗Ｒ₂₂により比較器２７の−端子をＬ レベルに保持する（図２ｅ）。

【００２２】 更に、本考案ではバッテリ電圧の容量不足を示す上記ノット回路Ｉｃ₁₁のＨレ ベル出力はランプ回路２６に入力し、Ｒ₂₅とＲ₂₆で分圧された電圧がノット回路 Ｉｃ₁₂に入力され出力はＬレベル、ノット回路Ｉｃ₁₃はＨレベルを出力すること により、トランジスタＱ₆を導通させる。これにより、トランジスタＱ₅が導通状 態になりランプ端子Ｌにランプ（図示せず）の点灯出力を与えランプを点灯させ る。ランプの点灯によりドライバはスタータが動作停止中であることを目視で確 認できる。後述する様に、このランプはスターススイッチの再入力禁止期間中点 灯される（図３ｃ）。

【００２３】 更に、本考案ではコンデンサＣ₅、Ｃ₆、Ｃ₇を所定容量に設定することにより 、クランキングの該歯車の噛み合始めに大きく減少するバッテリ電圧（即ち、図 ３ｂの期間）を補償し基準電圧以上に保持し、期間での検出動作を行わせ比 較器２７の誤動作を防止している。一般に期間は３０ｍｓｅｃ程度と知られて いる。また、該誤動作防止には比較器動作を遅延回路により所定時間遅延させ等 の方法を用いても良い。

【００２４】 次ぎに、スタータを最始動させるためにスタータスイッチ２を再度ＯＮする場 合を説明する。 スタータスイッチ２のＯＦＦにより比較器２７の（−）側が０Ｖとなる為（（ ＋）側は保持電圧がかかっている）Ｈレベルを出力し、ノット回路Ｉｃ₁₁はＬレ ベルを出力する（図２ｆ）。これによりコンデンサＣ₈も蓄えられた電荷の放電 を利用したタイマ回路３０が動作し、抵抗Ｒ₂₉とコンデンサＣ₈の時定数で設定 された時間（６秒程度）Ｈレベルのタイマ出力がノット回路Ｉｃ₁₂に出力され（ 図２ｇ）、トランジスタＱ₆およびＱ₅が導通状態となりランプ端子Ｌにランプ点 灯出力が出力されランプが点灯し続ける（図３の期間）。これにより、ドライ バはバッテリ容量不足のためエンジン始動が出来ないことを知る。

【００２５】 また、スタータスイッチ２の“ＯＦＦ”直後は、スタータのピニオン及びエン ジンのリング・ギアが惰性回転しおり、両者が惰性力を無くし惰性回転が完全に 停止するまでスタータの再飛込み（即ち、再動作）を防止する必要がある。そこ で、タイマー回路１１の抵抗Ｒ₉とコンデンサＣ₂との時定数をピニオン及びリン グ・ギアの惰性回転中である時間（６秒程度）に設定し、該スタータスイッチ２ の“ＯＦＦ”直後のピニオンおよびリング・ギアの惰性回転中はコンデンサＣ₂ の電圧をＨレベルに維持する。この結果、ドライバがスタータ・スイッチ２の“ ＯＦＦ"直後に再度スタータスイッチ２を“ＯＮ”してもナンドゲート８および ９の入力信号状態は図２ｈ示す様になり、トランジスタＱ₁が導通状態に維持さ れスタータ６の再飛込みが防止される（図３期間）。

【００２６】

【効果】

以上説明したように本考案によれば、スタータのクランキング時に所定の基準 電圧とバッテリ電圧とを比較する比較手段と、該比較手段のバッテリ電圧不足検 出出力に基づいてスタータのリレー接点を開路させる手段と、該比較手段の出力 に基づいてバッテリの状態を表示する手段と備えることを特徴とする。

【００２７】 したがって、スタータのクランンキング時のバッテリ電圧不足を自動的に検出 し、バッテリが異常であればスタータ動作を自動的に停止することができ、しか もドライバがこの状態を知ることでき誤操作が防止される等の優れた効果を有す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は図１Ａと図１Ｂとで構成される本考案一
実施例の要部回路構成図。

【図２】図２は主なＩＣ回路の動作説明図。

【図３】図３は主な端子の動作波形図。 １ バッテリ ２ スタータスイッチ ３ 電圧発生器 ４ 電圧調整器 ５ スタータ保護装置 ６ スタータ ８、９ ナンドゲート １１、３０ タイマー回路 ２１ 基準電圧回路部 ２２ 比較電圧回路部 ２３ 出力回路部 ２４ 保持回路部 ２５ 電源回路部 ２６ ランプ回路部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタータスイッチのＯＮに対応してリレ
   ーを動作させエンジンを始動させるスタータと、前記リ
   レーのリレーコイルへの通電を制御するリレー動作回路
   に前記スタータスイッチを介して接続されたバッテリ
   と、を備えたスタータ保護装置において、前記スタータ
   のクランキング時に所定の基準電圧とバッテリ電圧とを
   比較する比較手段と、前記比較手段のバッテリ電圧不足
   検出出力に基づいて前記リレー動作回路を非通電状態に
   制御する手段と、を備えたことを特徴とするスタータ保
   護装置。
2. 【請求項２】 前記比較手段のバッテリ電圧不足検出出
   力に基づいて、前記リレーコイルへの非通電状態を表示
   する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載
   のスタータ保護装置。
3. 【請求項３】 前記表示手段が所定時間中表示を継続す
   るタイマ手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載
   のスタータ保護装置。