JP3681506B2 - スタータ保護装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動二輪車等の車両用エンジンを始動させるための始動用モータ(セルモータ)の保護装置に係り、詳しくは、スタータスイッチ(スタートスイッチ)を操作している間は始動用モータの動作を継続させることでエンジンを確実に始動させるようにするとともに、エンジン回転中ならびにエンジン停止後一定時間内は始動用モータの始動を抑制することで、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むのを防止して、エンジン始動系を保護するようにしたスタータ保護装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
実開昭53−37838号公報には、スタータスイッチでスタータを動作させる回路において、スタータスイッチを一旦開放すると或る一定時間はスタータ(始動用モータ)が動作できないようにしたスタータ保護装置が記載されている。
【0003】
特公昭53−41300号公報には、スタータの補助端子と直流電源間に挿入接続した接点および接点を駆動するコイルを有するスタータリレーと、車載交流発電機の交流電圧を入力とし交流電圧の周波数が一定値以上になったときスタータリレーの接点を開放させる周波数検出回路と、交流電圧が消滅後も或る時間だけスタータリレーの接点を開放するように周波数検出回路の出力段トランジスタを制御する遅延手段とを備えることで、エンジン始動を良好に達成させるとともに、スタータ保護機能を備えた車両用スタータ保護装置が記載されている。
【0004】
特公昭54−40698号公報には、スタータの補助端子と直流電源間に挿入接続した接点および接点を駆動するコイルを有するスタータリレーと、車載交流発電機の交流電圧を入力とし交流電圧の周波数が一定値以上になったときスタータリレーの接点を開放させる周波数検出回路と、スタータリレーのコイルの通電回路を断続するスタータスイッチと、スタータスイッチの非電源側と接地間に接続したコンデンサと、このコンデンサに電圧を周波数検出回路に導く電路とを備え、スタータスイッチを再閉成した時に所定時間内は周波数検出回路を作動させないようにした車両用スタータ保護装置が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
実開昭53−37838号公報に記載されたスタータ保護装置は、スタータスイッチを一旦開放すると或る一定時間はスタータを動作させることができないので、先のスタータスイッチの操作によってエンジンが始動できなかった場合、エンジンが完全に停止した状態であっても、一定時間が経過するまではエンジンを再始動させることができない。
【0006】
特公昭53−41300号公報ならびに特公昭54−40698号公報に記載された車両用スタータ保護装置は、交流発電機で発電された交流電圧の周波数に基づいてエンジンの回転数を検出し、設定回転数以上になった場合は始動系が切り離される(始動用モータが停止する)構成であるため、このような構成の車両用スタータ保護装置を二輪車に適用した場合、エンジンの初爆等で設定回転数を上回った際に始動用モータが停止してしまうために、始動性が低下したり使い勝手上の違和感を与えることがある。
例えば、エンジンが始動し難い場合、スタータスイッチを操作している間は始動用モータの駆動力を継続的に供給させてエンジンを確実に始動させるようにしたいが、エンジン回転数検出(交流電圧の周波数検出)によって始動用モータが停止してしまうために始動用モータの駆動力を最後まで有効に利用することができない。
【0007】
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、スタータスイッチを操作している間は始動用モータの動作を継続させることでエンジンを確実に始動させるようにするとともに、エンジン回転中ならびにエンジン停止直後にスタータスイッチを操作しても始動用モータの動作を抑制することで、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むのを防止して、エンジン始動系を保護するようにしたスタータ保護装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るスタータ保護装置は、クランク軸に固定されたリングギヤと、このリングギヤに噛合する慣性飛び込み式のスタータピニオンと、この慣性飛び込み式のスタータピニオンに回動力を供給するための始動用モータと、この始動用モータの運転を制御する始動制御ユニットとを備えたものにおいて、始動制御ユニットはクランク回転に伴う信号とスタータスイッチおよびストップスイッチの信号が入力されるとともにクランク回転に伴う信号を入力し、前記信号を入力する毎に一定時間出力を持続するタイマを備え、タイマの出力が停止している状態でスタータスイッチおよびストップスイッチがオンされた場合はスタータスイッチおよびストップスイッチがオンされている間は始動用モータを運転させ、タイマの出力がある状態でスタータスイッチおよびストップスイッチがオンされた場合はタイマの出力が停止されるまで始動用モータの運転を抑制するよう構成したことを特徴とする。
【0009】
なお、この発明に係るスタータ保護装置は、始動制御ユニットは点火ユニットと一体化され、点火パルサからの信号を前記クランク回転に伴う信号として使用する構成とするのが望ましい。
【0010】
この発明に係るスタータ保護装置は、タイマの出力が停止している状態でスタータスイッチおよびストップスイッチがオンされた場合、スタータスイッチおよびストップスイッチを操作している間は始動用モータの動作を継続させることができるので、エンジンを確実に始動させることができる。
また、エンジン回転中ならびにエンジン停止時点から一定時間が経過するまで間にスタータスイッチおよびストップスイッチを操作しても、タイマ出力に基づいて始動用モータの動作を抑制するので、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むのを防止して、エンジン始動系を保護することができる。
【0011】
なお、始動用モータの運転を制御する始動制御ユニットとエンジンの点火を制御する点火ユニットとを一体化して構成し、点火パルサからの信号をクランク回転に伴う信号として利用する構成にすることで、スタータ保護装置の小型化ならびに経済化を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1はこの発明に係るスタータ保護装置を備えた始動・点火系のブロック構成図である。
図1に示す始動・点火系1は、図示しないエンジンの点火を制御するCDIユニット(コンデンサ容量放電式点火制御ユニット)2内に、始動モータの運転を制御する始動制御ユニット3を一体的に構成している。
【0013】
始動・点火系1は、バッテリ4と、ACG(交流発電機)5と、REG/REC(電圧調整/整流回路)6を備える。
ACG5は、図示しないエンジンのクランク軸に接続されている。
エンジン回転状態においてACG5によって発電された交流電力はREG/REC6で整流ならびに電圧調整がなされ、直流電力に変換されてバッテリ4を充電するとともに、各負荷へ供給される。
なお、REG/REC6内にはバッテリ4の電力がREG/REC6側に供給されるのを防止するための逆流防止ダイオード等を備えている。
【0014】
バッテリ4の直流電源は、ヒューズ7を介してCDIユニット2内の電源回路21へ供給されるとともに、スタータスイッチ(始動スイッチ)8の一端側ならびにストップスイッチ9の一端側へ供給される。
バッテリ4の直流電源は、始動用リレー(スタータリレー)10の接点10aの一端側へ供給される。
【0015】
スタータスイッチ8は、例えば始動ボタン(図示しない)の押下等の始動操作によって閉成され、始動ボタンの押下等が継続されている間は閉成状態が継続される。
始動操作によってスタータスイッチ8が閉成されると、バッテリ4の直流電源は始動制御ユニット3内の2入力アンド(論理積)回路31の一方の入力端子、ならびに、始動用リレー10の励磁巻線10aの一端側へ供給される。
【0016】
ストップスイッチ9は、ブレーキ操作に連動して閉成される。ブレーキ操作がなされストップスイッチ9が閉成されると、バッテリ4の直流電源は始動制御ユニット3内の2入力アンド(論理積)回路31の他方の入力端子へ供給されると共に、バッテリ4の直流電源はストップライト(ストップランプ)11へ供給される。
これにより、ブレーキ操作時にはストップライト11が点灯してブレーキ操作状態にあることを可視表示する。
【0017】
エンジンのクランク軸(図示しない)の回転位置は、パルサ(クランク回転位置検出器)12によって検出される。
図1では、クランク軸の所定位置またはACG5の回転軸の所定位置に固定された磁石からの磁束を検出するパルサコイルを備えたパルサ12を用いた例を示している。
このパルサ(クランク回転位置検出器)12によって検出されたクランク回転位置検出信号12aは、CDIユニット2内の波形整形回路22へ供給される。
【0018】
CDIユニット2は、電源回路21と、波形整形回路22と、コンバータ23と、点火制御回路24と、メインコンデンサ25と、サイリスタ(SCR)26と、始動制御ユニット3と、を備える。
【0019】
電源回路21は、バッテリ4ならびにエンジン回転中においてはACG5によて発電されREG/REC6を介して供給される直流電力を入力として、バッテリ電圧よりも低い電圧で安定化された回路用電源VCCを生成して出力する。
回路用電源VCCは、波形整形回路22,コンバータ23,点火制御回路24,始動制御ユニット3等の各回路部へ供給される。
【0020】
波形整形回路22は、パルサ12から供給されるクランク回転位置検出信号12aに波形整形を施して2値レベルのクランク回転位置信号22aを生成して出力する。
クランク回転位置信号22aは、点火制御回路24ならびに始動制御ユニット3へ供給される。
【0021】
コンバータ23は、昇圧型のDC−DCコンバータ(直流−直流変換器)を用いて構成されており、回路用電源VCCよりも充分に高い昇圧電圧23aを生成して出力する。
コンバータ23から出力された昇圧電圧23aは、メインコンデンサ25と点火用コイル(イグニッションコイル)27の1次巻線27aとからなる直列回路へ供給され、昇圧電圧23aによってメインコンデンサ25を充電する。
【0022】
点火制御回路24は、波形整形回路22から供給されるクランク回転位置信号22aに基づいてクランク回転位置を認識するとともに、クランク回転位置信号22aの周期(または単位時間当りのクランク回転位置信号22aの発生回数)に基づいてエンジンの回転周期(エンジンの回転数)を認識し、エンジンの回転周期(エンジンの回転数)に基づいて点火タイミングの進角,遅角調整を行なって、進角,遅角調整を施した点火タイミングでトリガパルス信号24aを生成して出力する。
【0023】
トリガパルス信号24aは、サイリスタ26のゲートへ供給される。このトリガパルス信号24aに基づいてサイリスタ26が導通状態に駆動される。
サイリスタ26の導通によって、メインコンデンサ25に充電された電荷が、点火用コイル27の1次巻線27a−メインコンデンサ25−サイリスタ26からなる閉ループによって急速放電される。
そして、この急速放電によって点火用コイル27の2次巻線27bに誘起された高電圧が点火プラグ28へ供給され、図示しないエンジンの点火がなされる。
【0024】
始動制御ユニット3は、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9の各操作情報をそれぞれ入力とする2入力アンド(論理積)回路31と、クランク回転位置信号22aを入力として作動するタイマ32と、このタイマ回路32に対するクランク回転位置信号22aの入力を禁止するタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33と、タイマ32の出力32aに基づいて始動用リレー10を駆動する始動リレー駆動用NPNトランジスタ34と、タイマ出力32aの論理レベルを反転するインバータ(反転回路)35と、このインバータ(反転回路)35の出力に基づいて2入力アンド(論理積)回路31の出力がNPNトランジスタ33のベースへ供給されるのを禁止する再始動阻止用NPNトランジスタ36と、各トランジスタのベース抵抗37〜40とを備える。
【0025】
タイマ32は、クランク回転位置信号22aに基づいてタイマ時間設定用コンデンサ41を急速充電する急速充電用NPNトランジスタ42と、タイマ時間設定用コンデンサ41に並列に接続されてタイマ時間設定用コンデンサ41の放電時定数を設定する放電用抵抗43と、タイマ時間設定用コンデンサ41の充電電圧を入力として2値レベルのタイマ出力信号32aを発生するタイマ出力用インバータ44とを備える。
なお、タイマ出力用インバータ回路44は、出力がLレベルからHレベルへ変化するときの入力電圧しきい値と、出力がHレベルからLレベルへ変化するときの入力電圧しきい値とが異なるシュミットトリガ型のインバータを用いている。
【0026】
図1に示す始動系・点火系1は、スタータスイッチ8とストップスイッチ9とが同時に操作された場合、即ち、ブレーキ操作がなされている状態で始動操作がなされた場合に、エンジンを始動できるようにしている。
スタータスイッチ8とストップスイッチ9とがともに閉成されると、2入力アンド回路31の出力はHレベルとなる。
この2入力アンド回路31の出力はベース抵抗37を介してタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33のベースへ供給される。
【0027】
図示しないエンジンが停止している状態では、パルサ12からクランク回転位置検出信号12aが出力されないので、波形整形回路22からクランク回転位置信号22aが出力されることはない。
このため、タイマ32内のタイマ時間設定用コンデンサ41の電荷は放電用抵抗43を介して放電されて、タイマ出力用インバータ44の入力電圧はしきい値電圧以下となっているので、タイマ出力用インバータ44の出力であるタイマ出力信号32aはHレベルとなっている。
【0028】
タイマ出力信号32aがHレベルであると、インバータ35の出力はLレベルとなるので、再始動阻止用NPNトランジスタ35のベースはLレベルとなり、再始動阻止用NPNトランジスタ35はオフ(非導通)状態にある。
従って、2入力アンド回路31の出力に基づいてベース抵抗37をタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33にベース電流が供給され、このタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33がオン(導通)状態となる。
【0029】
一方、スタータスイッチ8が閉成されたことによって、このスタータスイッチ8を介して始動用リレー10の励磁巻線10bの一端側にバッテリ4の直流電圧が供給される。
始動用リレー10の励磁巻線10bの他端側は、始動リレー駆動用NPNトランジスタ34のコレクタに接続されている。
そして、タイマ32の出力信号32aがHレベルの場合は、ベース抵抗39を介して始動リレー駆動用NPNトランジスタ34にベース電流が供給され、始動リレー駆動用NPNトランジスタ34がオン状態にあるので、バッテリ4−ヒューズ7−スタータスイッチ8−始動用リレー10の励磁巻線10b−始動リレー駆動用NPNトランジスタ34の経路で、始動用リレー10の励磁巻線10bに励磁電流が供給され、始動用リレー10の接点10aが閉成される。
始動用リレー10の接点10aが閉成されると、バッテリ4−始動用リレー10の接点10a−始動用モータ13の経路で、始動用モータ13にバッテリ4の直流電源が供給され、始動用モータ13が起動される。
なお、始動用モータ13は直流モータを用いている。
【0030】
始動用モータ13が起動されると、後述するように慣性飛び込み式のスタータピニオンがクランク軸に固定されたリングギヤと噛合して、始動用モータ13の回転動力をクランク軸へ伝達して、クランク軸を回動させる。
クランク軸が回転駆動されると、そのクランク軸の回転位置がパルサ12によって検出され、パルサ12からクランク回転位置検出信号12aが出力される。
波形整形回路22は、クランク回転位置検出信号12aに波形整形を施してクランク回転位置信号22aを出力する。
点火制御回路24は、クランク回転位置信号22aに基づいてトリガパルス信号24aを生成して、エンジンの点火制御を行なう。
【0031】
一方、波形整形回路22から出力されたクランク回転位置信号22aは、ベース抵抗33を介してタイマ32の入力へ供給されるが、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9が共に操作されている始動状態では、2入力アンド回路31のHレベル出力によってタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33がオン状態になっているので、タイマ32内の急速充電用トランジスタ42のベース電位はLレベルに固定される。
すなわち、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9が共に操作されている始動状態では、タイマ入力阻止用NPNトランジスタ33によって、クランク回転位置信号22aがタイマ32へ供給されるのを阻止している。
このため、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9が共に操作されている始動状態では、タイマ32の出力信号32aはHレベルの状態を保持するので、始動用リレー10を介して始動用モータ13へ電源供給が継続され、始動用モータ13の回転駆動が継続される。
従って、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9が共に操作されている始動状態では、始動用モータ13の回転駆動を継続させて、エンジンを確実に始動させることができる。
【0032】
エンジンの始動状態で、スタータスイッチ8もしくはストップスイッチ9のいずれか一方、または、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9を共にオフすると、2入力アンド回路31の出力はLレベルになるので、タイマ入力阻止用NPNトランジスタ33はオフ状態となる。
このタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33がオフ状態になると、波形整形回路22から出力されるクランク回転位置信号22aがベース抵抗33を介して急速充電用NPNトランジスタ42のベースへ供給される。
このベース電流の供給によって急速充電用NPNトランジスタ42はオン状態に駆動される。
【0033】
急速充電用NPNトランジスタ42がオン状態になると、回路用電源VCCが急速充電用NPNトランジスタ42を介してタイマ時間設定用コンデンサ41へ供給され、タイマ時間設定用コンデンサ41が急速充電される。
タイマ時間設定用コンデンサ41が急速充電されると、タイマ出力用インバータ44の出力はLレベルとなるので、始動リレー駆動用NPNトランジスタ34に対するベース電流の供給が停止され、始動リレー駆動用NPNトランジスタ34はオフ状態となる。
これにより、始動用リレー10の励磁巻線10bへ電流供給が遮断されて、始動用リレー10の接点10aがオフされて、始動用モータ13へ給電が遮断される。
なお、図1に示した回路では、スタータスイッチ8を介して始動用リレー10の励磁巻線10bへ給電する構成をとっているため、スタータスイッチ8がオフされた時点で、始動用リレー10の励磁巻線10bへの給電が遮断され、始動用リレー10の接点10aがオフされて、始動用モータ13への給電が遮断される。
【0034】
タイマ32は、クランク回転位置信号22aに基づいてLレベルのタイマ出力32aを発生した時点から予め設定したタイマ時間の間は、Lレベルのタイマ出力32aを継続するよう構成している。タイマ時間は、数100ミリ秒(例えば0.5秒)程度に設定している。
従って、クランク軸が極めて低速で回転している場合であって、クランク回転位置信号22aの周期が極めて長い場合であっても、タイマ出力信号32aはLレベルを保持し、クランク軸の回転が停止して(エンジンが停止して)クランク回転位置信号22aが出力されなくなった時点から数100ミリ秒(例えば0.5秒)程度経過した時点で、タイマ出力信号32aはHレベルに復帰するよう構成している。
【0035】
タイマ出力信号32aがレベルの間はインバータ35の出力はHレベルとなり、ベース抵抗40を介して再始動阻止用NPNトランジスタ36へベース電流が供給されるので、再始動阻止用NPNトランジスタ36はオン状態となる。
再始動阻止用NPNトランジスタ36がオン状態になると、2入力アンド回路31の出力がタイマ入力用NPNトランジスタ33へ供給されるのを阻止する。
このため、タイマ出力信号32aがLレベルの間に(言い換えれば、クランク軸が回転中またはクランク軸の回転が停止した時点からタイマ時間が経過するまでの間に)、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9の双方をオンさせる再始動操作を行なっても、始動用モータ13を起動することができない。
【0036】
なお、図1に示した回路構成では、タイマ出力信号32aがHレベルである状態でスタータスイッチ8をオン状態に操作すると、始動用リレー10が動作して始動用モータ13に給電されて始動用モータ13が起動されるが、始動用モータ13の回動出力によってクランク軸が回転駆動され、クランク回転位置信号22aに基づいてタイマ32の出力信号32aがLレベルになった時点で始動用リレー駆動用NPNトランジスタ34がオフされるので、始動用リレー10が復旧して始動用モータ13への給電をタイマ時間の間阻止することができる。
しかしながら、スタータスイッチ8がオン状態に保持され続けた場合は、タイマ時間の周期で始動用モータ13への給電が間欠的になされるので、不要な電力消費となり望ましくない。
【0037】
そこで、図2に示すように、ストップスイッチ9の後段にスタータスイッチ8を直列に接続し、ストップスイッチ9とスタータスイッチ8とが共にオン状態に操作された場合に、始動用リレー10の励磁巻線10bへ給電するとともに、ベース抵抗37を介してタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33へベース電流を供給する回路構成にすることで、スタータスイッチ8のみが操作された状態では始動用モータ13への給電がなされないようにすることができる。
なお、図2に示した回路では、ストップスイッチ9とスタータスイッチ8と直列接続することで各スイッチの論理積出力を得る構成としているので、図1に示した2入力アンド回路31を削除することができる。
【0038】
図3はこの発明に係るスタータ保護装置を備えた始動・点火系のさらに他の実施の形態を示すブロック構成図である。
図3に示す始動制御ユニット30は、3入力アンド回路30Aと、タイマを構成するリトリガブルモノマルチバイブレータ30Bと、ゲート駆動回路30Cとを備える。
【0039】
リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bは、イネーブル入力端子30Dに供給される信号の論理レベルがLレベルの場合は、トリガ入力端子30Eに供給されるクランク回転位置信号22aに基づいて出力端子30FからLレベルのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fが予め設定したタイマ時間の間出力される。
なお、このリトリガブルモノマルチバイブレータ30Bは、モノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fを出力している間に、トリガ入力端子30Eに次のクランク回転位置信号22aが供給された場合は、そのクランク回転位置信号22aが供給された時点から更に予め設定したタイマ時間の間、Lレベルのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fを継続するよう構成されている。
ここで、リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bは、例えば0.5秒程度に設定している。
また、このリトリガブルモノマルチバイブレータ30Bは、イネーブル入力端子30Dに供給される信号の論理レベルがHレベルの場合は、モノマルチバイブレータとしての動作を停止するとともに、出力端子30FからHレベルのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fを出力するよう構成している。
【0040】
3入力アンド回路30Aには、スタータスイッチ8が操作された時にHレベルとなるスタータスイッチ操作信号と、ストップスイッチ9が操作された時にHレベルとなるストップスイッチ操作信号と、リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fとがそれぞれ入力される。
3入力アンド回路30Aの論理積出力信号30aは、リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bのイネーブル入力端子30D、ならびに、ゲート駆動回路30Cへ供給される。
【0041】
ゲート駆動回路30Cは、3入力アンド回路30AからHレベルの論理積出力信号30aが供給されると、始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ14のゲートへ始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ14を導通させるためのゲート電力を供給する。
そして、始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ14が導通状態になると、始動用モータ13にバッテリ4の直流電源が供給されて、始動用モータ13が回転駆動される構成としている。
【0042】
以上の構成であるから、リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fがHレベルにある状態で、すなわち、クランク軸が回転していない状態で、スタータスイッチ8およびストップスイッチ9が共に操作されると、3入力アンド回路30Aの論理積出力30aがHレベルとなり、このHレベルの論理積出力30aによってゲート駆動回路30Cから始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ14へゲート電力が供給され、始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ14が導通状態に駆動され、始動用モータ13の回転駆動がなされる。
【0043】
また、Hレベルの論理積出力30aはリトリガブルモノマルチバイブレータ30Bのイネーブル入力端子30Dに供給されるので、リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bはモノマルチバイブレータとしての動作が停止されるとともに、Hレベルのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fを出力を継続する。
このため、始動用モータ13が駆動された状態であっても、スタータスイッチ8およびストップスイッチ9が共に操作された状態が継続している限り、3入力アンド回路30Aの論理積出力30aはHレベルを保持するので、ゲート駆動回路30Cならびに始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ14を介して始動用モータ13の運転状態を維持することができる。
【0044】
スタータスイッチ8またはストップスイッチ9のいずれかがオフ状態になると3入力アンド回路30Aの論理積出力30aはLレベルになるので、始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ14はオフ状態に制御され、始動用モータ13の運転が停止される。
また、3入力アンド回路30Aの論理積出力30aはLレベルになると、リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bのイネーブル入力端子30DがLレベルになるので、リトリガブルモノマルチバイブレータ30Bは動作状態となる。
【0045】
これにより、波形整形回路22から出力されるクランク回転位置信号22aに基づいてリトリガブルモノマルチバイブレータ30Bのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fはLレベルになる。
このLレベルのモノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fは、クランク軸回転中(エンジン回転中)ならびにクランク軸の回転が停止された時点(エンジンが停止した時点)からタイマ時間が経過するまで保持される。
【0046】
従って、モノマルチ出力信号(タイマ出力信号)30fがLレベルの期間に、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9と共に操作しても、3入力アンド回路30Aの論理積出力がHレベルになることはなく、クランク軸回転中(エンジン回転中)ならびにクランク軸の回転が停止された時点(エンジンが停止した時点)からタイマ時間が経過するまでの間は、始動用モータ13を再運転させることを防止することができる。
【0047】
図4は始動用モータ,慣性飛び込み式のスタータピニオンならびにクランク軸に固定されたリングギヤの一具体例を示す断面構造図である。
始動用モータ13が駆動されると、始動用モータ13の出力軸131の先端に形成された始動用モータピニオンギヤ132に噛合する入力ギヤ116を介して始動用モータ13の回動出力が飛び込みギヤ機構115へ伝達され、慣性飛び込み式のスタータピニオンギヤ117が図示の左方へ飛び出して、固定側プーリ半体77の外周部に形成されたリングギヤ77aに噛み込み、固定側プーリ半体77をクランク軸140とともに回転させて、エンジン150を始動させる。
【0048】
なお、図4において、符号111はアウタステータの磁石、符号112はインナロータのコイルである。
符号78は可動側プーリ半体である。
符号127はキック軸であり、このキック軸127に図示しないキックアームを介して連結された図示しないキックペダルが踏み込まれ、キック軸127がリターンスプリング101に抗して回転すると、キック軸127と一体に駆動ヘリカルギヤ100が回転して、これと噛合する被動ヘリカルギヤ103が摺動軸102と一体に回転しながらフリクションスプリング105に抗して右方に摺動して、ラチェットホイール104がボス79のラチェット79aと噛み合ってクランク軸140を強制的に回転させエンジン150を始動することができる。
【0049】
図5は図1に示した始動制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
図5(a)はスタータスイッチ8の操作状態を、図5(b)はストップスイッチ9の操作状態を、図5(c)は始動用モータ13の動作状態を示している。
図5(d)はエンジンの動作状態を、図5(e)はパルサ12によって検出されたクランク回転位置検出信号12aを、図5(f)は波形整形回路22の出力であるクランク回転位置信号22aを、図5(g)はタイマ32の出力信号32aを示している。
【0050】
クランク軸が回転していない状態(エンジンが停止している状態)で、図5(a)ならびに図5(b)に示すように、スタータスイッチ8ならびにストップスイッチ9が共にオン状態に操作されると、各スイッチ8,9が共にオン状態になった時刻t1から、図5(c)に示すように始動用モータ13の運転が開始される。
始動用モータ13が回転駆動されると、図4に示したように、慣性式飛び込みギヤ機構115のスタータピニオンギヤ117が飛び出して固定側プーリ半体77の外周部に形成されたリングギヤ77aに噛合する。
固定側プーリ半体77はクランク軸140に固定されているので、始動用モータ13の回転動力によってクランク軸140を回転駆動して、図5(d)に示すように、エンジン150を始動させることができる。
【0051】
クランク軸140が回転駆動されると、クランク軸140の回転がパルサ12によって検出され、クランク軸140の回転位置が特定の位置になるたびに、図5(e)に示すように、クランク回転位置検出信号12aがパルサ12から出力される。
波形整形回路22は、クランク回転位置検出信号12aに波形整形を施して、図5(f)に示すクランク回転位置信号22aを出力する。
スタータスイッチ8とストップスイッチ9とが共にオン状態に操作されている場合は、2入力アンド回路31の論理積出力(Hレベル)によってタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33がオン状態に駆動され、これによってクランク回転位置信号22aがタイマ32へ入力されるのを阻止しているので、タイマ32の出力はLレベルの状態にある。
【0052】
時刻t2で、スタータスイッチ8とストップスイッチ9がオフ状態に操作されると、2入力アンド回路31の論理積出力はLレベルとなり、タイマ入力阻止用NPNトランジスタ33はオフ状態になり、クランク回転位置信号22aがタイマ32へ入力されるので、タイマ出力信号32aはLレベルに変化する。
タイマ出力信号32aがLレベルになると、始動リレー駆動用NPNトランジスタ34はオフ状態になり、始動用リレー10の接点10aはオフ状態になるので、始動用モータ13への電源供給が遮断されて、始動用モータ13の運転が停止される。
【0053】
タイマ32は、クランク回転位置信号22aが入力された時点から予め設定したタイマ時間の間はHレベルのタイマ出力32aを保持するので、エンジンが動作中はLレベルのタイマ出力32aを継続する。
そして、エンジンが停止する際の最後のクランク回転位置検出信号22aが時刻t4で入力されたとすると、その時刻t4から予め設定したタイマ時間が経過した時刻t5でタイマ出力信号32aはHレベルとなる。
【0054】
時刻t2で始動操作を一旦解除した後に、タイマ出力信号32aがLレベルとなっている期間(始動モータ再始動禁止期間)中の例えば時刻t3で、スタータスイッチ8とストップスイッチ9とが共にオン状態する操作がなされても、始動制御ユニット3は、タイマ出力信号32aがLレベルとなっている間は、始動用リレー10をオフ状態に保持しているので、始動用モータ13が始動されることがない。
また、始動制御ユニット3は、タイマ出力信号32aがLレベルとなっている間は、再始動阻止用NPNトランジスタ33をオンさせることで、2入力アンド回路31の論理積出力によってタイマ入力阻止用NPNトランジスタ33がオン状態に駆動されるのを阻止しているので、クランク回転位置信号22aが供給されている限りタイマ32の出力信号32aがHレベルに変化することはない。
【0055】
従って、エンジン回転中ならびにエンジンが停止した時点からタイマ時間が経過するまでの間は、始動用モータ13の再始動が制限される。
このため、エンジン回転中ならびにエンジンが停止した時点からタイマ時間が経過するまでの間(例えば時刻t3)に、スタータスイッチ8とストップスイッチ9とが共にオン状態する操作がなされその状態が継続されていた場合は、タイマ出力32aがHレベルに変化した時刻t5になって、始動用モータ13が再始動される。
【0056】
このようにこの発明に係る始動制御ユニット3は、エンジン回転中ならびにエンジンが停止した時点からタイマ時間が経過するまでの間(図5に示す始動モータ再始動禁止期間)、始動用モータ13の始動を制限するので、クランク軸に固定されたリングギヤ77aが回転している状態で、慣性飛び込み式のスタータピニオンギヤ117がリングギヤ77a側へ飛び込むことを防止することができる。
よって、慣性飛び込み式のスタータピニオンギヤ117が回転中のリングギヤ77a側へ飛び込む際に、リングギヤ77aへ衝突して異音を発生させたり、スタータピニオンギヤ117やリングギヤ77aが傷付くことを防止できる。
【0057】
また、この発明に係る始動制御ユニット3は、スタータスイッチ8とストップスイッチ9とを共にオン操作した状態を保持している場合は、始動用モータ13の運転を継続する構成としているので、エンジンが始動し難い場合であっても、始動用モータ13の駆動力を有効に利用してエンジンを確実に始動させることができる。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係るスタータ保護装置は、タイマの出力が停止している状態でスタータスイッチがオンされた場合、スタータスイッチが操作されている間は始動用モータの動作を継続させる構成としたので、エンジンがかかりにくい場合であっても、始動用モータの駆動力を有効に利用してエンジンを確実に始動させることができる。
また、エンジン回転中ならびにエンジン停止時点から一定時間が経過するまで間にスタータスイッチを操作しても、タイマ出力に基づいて始動用モータの動作を抑制する構成としたので、回転中のリングギヤにスタータピニオンが飛び込むのを防止して、エンジン始動系を保護することができる。
【0059】
なお、始動用モータの運転を制御する始動制御ユニットとエンジンの点火を制御する点火ユニットとを一体化して構成し、点火パルサからの信号をクランク回転に伴う信号として利用する構成にしたので、スタータ保護装置の小型化ならびに経済化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るスタータ保護装置を備えた始動・点火系の一実施の形態を示すブロック構成図
【図2】この発明に係るスタータ保護装置を備えた始動・点火系の他の形態を示すブロック構成図
【図3】この発明に係るスタータ保護装置を備えた始動・点火系のさらに他の形態を示すブロック構成図
【図4】始動用モータ,慣性飛び込み式のスタータピニオンならびにクランク軸に固定されたリングギヤの一具体例を示す断面構造図
【図5】始動制御装置の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
1…始動・点火系、2…CDIユニット、3,30…始動制御ユニット、8…スタータスイッチ(スタートスイッチ)、9…ストップスイッチ、10…始動用リレー、12…パルサ、13…始動用モータ、14…始動用モータ駆動用電界効果トランジスタ、22…波形整形回路、30F…タイマを構成するリトリガブルマルチバイブレータ、31…2入力アンド回路、32…タイマ、33…タイマ入力阻止用NPNトランジスタ、34…始動用リレー駆動用NPNトランジスタ、36…再始動阻止用NPNトランジスタ、41…タイマ時間設定用コンデンサ、42…急速充電用NPNトランジスタ、43…タイマ時間設定用の放電用抵抗、77a…リングギヤ、115…飛び込みギヤ機構、117…慣性飛び込み式のスタータピニオン、140…クランク軸。
Claims (3)
- クランク軸に固定されたリングギヤと、このリングギヤに回動力を供給するための始動用モータと、この始動用モータの運転を制御する始動制御ユニットとを備え、
前記始動制御ユニットは、クランク回転に伴う信号とスタータスイッチおよびストップスイッチの信号が入力されるとともに、前記クランク回転に伴う信号を入力し、前記信号を入力する毎に一定時間出力を持続するタイマを備え、
前記タイマの出力が停止している状態で前記スタータスイッチおよび前記ストップスイッチがオンされた場合は、前記スタータスイッチおよび前記ストップスイッチがオンされている間前記始動用モータを運転させ、
前記タイマの出力がある状態で前記スタータスイッチおよび前記ストップスイッチがオンされた場合は、前記タイマの出力が停止されるまで始動用モータの運転を抑制するよう構成したことを特徴とするスタータ保護装置。 - クランク軸に固定されたリングギヤと、このリングギヤに噛合する慣性飛び込み式のスタータピニオンと、この慣性飛び込み式のスタータピニオンに回動力を供給するための始動用モータと、この始動用モータの運転を制御する始動制御ユニットとを備え、
前記始動制御ユニットは、クランク回転に伴う信号とスタータスイッチおよびストップスイッチの信号が入力されるとともに、前記クランク回転に伴う信号を入力し、前記信号を入力する毎に一定時間出力を持続するタイマを備え、
前記タイマの出力が停止している状態で前記スタータスイッチおよび前記ストップスイッチがオンされた場合は、前記スタータスイッチおよび前記ストップスイッチがオンされている間前記始動用モータを運転させ、
前記タイマの出力がある状態で前記スタータスイッチおよび前記ストップスイッチがオンされた場合は、前記タイマの出力が停止されるまで始動用モータの運転を抑制するよう構成したことを特徴とするスタータ保護装置。 - 前記始動制御ユニットは点火ユニットと一体化され、点火パルサからの信号を前記クランク回転に伴う信号として使用する構成とすることを特徴とする請求項1または2記載のスタータ保護装置。
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