JPH06100165B2 - Starter - Google Patents

Starter

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JPH06100165B2
JPH06100165B2 JP1227916A JP22791689A JPH06100165B2 JP H06100165 B2 JPH06100165 B2 JP H06100165B2 JP 1227916 A JP1227916 A JP 1227916A JP 22791689 A JP22791689 A JP 22791689A JP H06100165 B2 JPH06100165 B2 JP H06100165B2
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current
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starter
pinion
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
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    • F02N11/0851Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジン始動に用いるスタータに係り、更に詳
細には、マグネチックシフト式スタータの電流制御に関
する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a starter used for starting an engine, and more particularly to current control of a magnetic shift type starter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エンジン始動装置として用いられるマグネチックシフト
式のスタータは、周知のように、マグネチックスイッチ
の吸引コイル,保持コイルが励磁されると、シフト機構
を介してスタータモータのピニオンがエンジンのリング
ギヤ側に押し出される。そして、ピニオンとリングギヤ
が始めから噛み合える状態にある場合には、ピニオンは
リングギヤと衝突しないでスムーズに噛み合い、接点が
閉じてモータが回転する。また、当初は双方のギヤが噛
み合わない状態にある場合には、ピニオンがリングギヤ
の端面に衝突し、その後、モータの回転力或いはトーシ
ョンスプリング,ヘリカルスプラインの推力等でピニオ
ンをリングギヤに押しつけながら回転させて、噛み合わ
せている。
As is well known, a magnetic shift type starter used as an engine starter pushes a pinion of a starter motor to a ring gear side of an engine via a shift mechanism when a suction coil and a holding coil of a magnetic switch are excited. Be done. When the pinion and the ring gear are in mesh with each other from the beginning, the pinion meshes smoothly without colliding with the ring gear, the contacts are closed, and the motor rotates. If both gears are initially out of mesh, the pinion collides with the end face of the ring gear, and then the pinion is rotated while pressing it against the ring gear by the motor's rotational force or the thrust of the torsion spring, helical spline, etc. I am biting together.

このようなスタータでは、ピニオンがリングギヤに衝突
することで、大きな衝撃力が作用しギヤ要素の歯端面を
摩耗損傷させる原因となるので、従来より種々の対策が
講じられている。
In such a starter, when the pinion collides with the ring gear, a large impact force acts and causes wear and damage to the tooth end faces of the gear elements. Therefore, various measures have been conventionally taken.

例えば、特公昭61-48630号公報に開示されるスタータで
は、キースイッチ(手動式スイッチ)が始動側に入る
と、スタータモータの電流供給回路を最初に短時間通電
制御してピニオンの飛込み速度を減速させている。
For example, in the starter disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 61-48630, when the key switch (manual switch) enters the starting side, the current supply circuit of the starter motor is first energized for a short time to control the speed of the pinion. It is slowing down.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、従来は自動車部品の使用環境の変化に対
して、スタータの励磁コイル電流ひいてはピニオンのリ
ングギヤに対する衝撃力が変化することについては、充
分な配慮がなされていなかった。
However, heretofore, sufficient consideration has not been given to the change in the impact coil current of the starter, and hence the impact force on the ring gear of the pinion, in response to changes in the operating environment of automobile parts.

すなわち、スタータの使用温度が変化するとマグネチッ
クスイッチの励磁コイルの抵抗が変化し、励磁力も変化
する。このため、ピニオンを押し出すためのシフト機構
(プランジャ)の磁気吸引速度及び力も変化する。従っ
て、ピニオンの飛び出しエネルギーも変化し、リングギ
ヤに衝突するエネルギーも変化する。
That is, when the operating temperature of the starter changes, the resistance of the exciting coil of the magnetic switch changes and the exciting force also changes. Therefore, the magnetic attraction speed and force of the shift mechanism (plunger) for pushing out the pinion also change. Therefore, the pop-out energy of the pinion also changes, and the energy of collision with the ring gear also changes.

そして、ここで問題となるのは、ピニオンの不作動を防
止するためには、励磁コイルの温度の上限で所定の磁気
吸引力を設定するため、スタータを常温或いは低温の下
で使用する場合には、励磁コイル電流が必要以上に流
れ、大きな磁気吸引力か発生して、ピニオンの衝突エネ
ルギーの抑制を充分に図り得ない点にある。
The problem here is that in order to prevent inactivation of the pinion, a predetermined magnetic attraction force is set at the upper limit of the temperature of the exciting coil, so when the starter is used at room temperature or low temperature. Is that the exciting coil current flows more than necessary and a large magnetic attraction force is generated, so that the collision energy of the pinion cannot be sufficiently suppressed.

このような傾向は、電源電圧についても同様なことがい
える。つまり、電源電圧(バッテリ電圧)は充電状態に
より変化するので、バッテリ電圧が比較的低電圧にある
ときを想定して、ピニオンを押し出すための磁気吸引力
を設定するため、充電状態の良い条件では大きな磁気吸
引力が発生し、ピニオンの衝突エネルギーも大きくな
る。
The same can be said for the power supply voltage. That is, since the power supply voltage (battery voltage) changes depending on the charging state, the magnetic attraction force for pushing out the pinion is set under the assumption that the battery voltage is relatively low. A large magnetic attraction force is generated, and the collision energy of the pinion also increases.

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、スタータの使用温度条件や電源電圧の条
件が変化しても、常にスタータにおけるピニオンのリン
ギギヤに対する衝撃力を抑制して、スタータの耐久性を
向上させることにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to always suppress the impact force of the pinion on the ring gear in the starter even if the operating temperature condition or the power supply voltage condition of the starter changes. , To improve the durability of the starter.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため、次のような課題解決手段を提
案する。
In order to achieve the above object, the following problem solving means are proposed.

第1の発明は、マグネチックスイッチの励磁コイルの磁
気吸引力で、ピニオンをエンジンのリングギヤ側に押し
出すマグネチックシフト式のスタータにおいて、 前記励磁コイルの電流を検出し電圧変換して出力する手
段と、 前記励磁コイルに流すべき目標の設定電流値と実際の励
磁コイル電流検出値とを比較して、単位時間に流れる励
磁コイル電流量が一定の目標値になるような電流指令信
号を出力する手段と、 励磁コイル電流のチョッパ周波数を設定するために一定
周期の三角波電圧を発振する手段と、 前記三角波発振電圧と前記電流指令信号の電圧とを比較
して、チョッパ制御用のパルス信号の通流率を可変制御
する手段と、 前記チョッパ制御用のパルス信号により前記励磁コイル
の電流供給回路をスイッチング制御する手段とを備えて
成ることを特徴とする。
A first invention is a magnetic shift type starter for pushing a pinion to a ring gear side of an engine by a magnetic attraction force of an exciting coil of a magnetic switch, and a means for detecting a current of the exciting coil, converting the voltage, and outputting the voltage. Means for comparing a target set current value to be passed through the exciting coil with an actual detected value of the exciting coil current, and outputting a current command signal such that the exciting coil current amount flowing per unit time has a constant target value A means for oscillating a triangular wave voltage of a constant cycle to set the chopper frequency of the exciting coil current, and comparing the triangular wave oscillating voltage with the voltage of the current command signal to pass a pulse signal for chopper control. And a means for variably controlling the rate, and a means for controlling switching of the current supply circuit of the exciting coil by the pulse signal for controlling the chopper. Characterized by comprising Te.

なお、後述する実施例においては、前記励磁コイル電流
検出手段が、第2図,第3図における励磁コイル電流検
出器14、電流指令信号出力手段が電流指令回路16、三角
波電圧発振手段が三角波発振器17、チョッパ制御用パル
ス信号の通流率可変制御手段が偏差回路18、励磁コイル
の電流供給回路スイッチング制御手段がチョッパ回路19
に相当する。
In the embodiment described later, the exciting coil current detecting means is the exciting coil current detector 14 in FIGS. 2 and 3, the current command signal output means is the current command circuit 16, and the triangular wave voltage oscillating means is the triangular wave oscillator. 17, a chopper control pulse signal duty ratio variable control means is a deviation circuit 18, an exciting coil current supply circuit switching control means is a chopper circuit 19
Equivalent to.

第2の発明は、マグネチックスイッチの励磁コイルの磁
気吸引力で、ピニオンをエンジンのリングギヤ側に押し
出すマグネチックシフト式のスタータにおいて、 前記励磁コイルの温度を検出する手段と、 励磁コイル電流の電源電圧を検出する手段と、 励磁コイル温度検出値から励磁コイル抵抗の変化をとら
え、この励磁コイル抵抗値の下で前記電源電圧の状態変
化をとらえて、単位時間当たりの励磁コイル電流量が一
定となるように前記励磁コイルの電流供給回路を通電制
御する手段とを備えて成ることを特徴とする。
A second invention is a magnetic shift starter for pushing out a pinion to a ring gear side of an engine by a magnetic attraction force of an exciting coil of a magnetic switch, a means for detecting the temperature of the exciting coil, and a power source for exciting coil current. A means for detecting the voltage and the change in the exciting coil resistance from the detected value of the exciting coil temperature, and the change in the state of the power supply voltage under this exciting coil resistance value to determine the constant amount of exciting coil current per unit time. And a means for controlling energization of the current supply circuit of the exciting coil.

なお、後述する実施例においては、前記励磁コイル温度
検出手段が第6図の温度センサ20、電源電圧検出手段が
バッテリセンサ21、励磁コイル電流供給回路の通電制御
手段がマイクロコンピュータ22及びチョッパ回路19に相
当する。
In the embodiment described later, the exciting coil temperature detecting means is the temperature sensor 20 shown in FIG. 6, the power supply voltage detecting means is the battery sensor 21, the energizing control means of the exciting coil current supply circuit is the microcomputer 22 and the chopper circuit 19. Equivalent to.

〔作用〕[Action]

第1の発明によれば、マグネチックスイッチの励磁コイ
ル電流を直接検出して、この電流検出値と目標の設定電
流値との偏差により、単位時間に流れる励磁コイル電流
量が目標値となるように電流指令信号が発っせられ、こ
の電流指令信号を基に励磁コイル電流供給回路がチョッ
パ制御される。
According to the first aspect, the exciting coil current of the magnetic switch is directly detected, and the amount of the exciting coil current flowing per unit time becomes the target value due to the deviation between the detected current value and the target set current value. A current command signal is issued to the coil, and the exciting coil current supply circuit is chopper-controlled based on this current command signal.

このチョッパ制御により、励磁コイル電流が目標値にな
るように応答良く通電制御される。そして、この励磁コ
イル電流制御によれば、マグネチックスイッチの励磁コ
イル電流を直接検出して、励磁コイル電流を定電流制御
できるので、温度により励磁コイルの抵抗値が変化した
場合や、励磁コイル電源(バッテリ電圧)が状態変化し
た場合の励磁コイル電流変動要因に対して有効に対処す
ることができる。
By this chopper control, energization is controlled with good response so that the exciting coil current reaches the target value. According to this exciting coil current control, the exciting coil current of the magnetic switch can be directly detected and the exciting coil current can be controlled with a constant current, so that when the resistance value of the exciting coil changes due to temperature or when the exciting coil power source is changed. It is possible to effectively deal with the exciting coil current variation factor when the (battery voltage) changes in state.

その結果、励磁コイル温度やバッテリ電圧(励磁コイル
電源電圧)の一方或いは双方が変化しても、マグネチッ
クスイッチの励磁コイルに常に最適な一定電流が流れる
ように制御できる。
As a result, even if one or both of the exciting coil temperature and the battery voltage (exciting coil power supply voltage) change, it is possible to control so that an optimum constant current always flows through the exciting coil of the magnetic switch.

第2の発明によれば、マグネチックスイッチの励磁コイ
ルの温度検出値から励磁コイル抵抗の変化をとらえるほ
かに、電源電圧検出手段により励磁コイル電流の電源電
圧(バッテリ電圧)の状態をとらえる。
According to the second invention, in addition to detecting the change in the exciting coil resistance from the temperature detection value of the exciting coil of the magnetic switch, the power supply voltage detecting means detects the state of the power supply voltage (battery voltage) of the exciting coil current.

従って、この双方の検出データを基にして、正確に励磁
コイルに流れる電流瞬時値をとらえることが可能とな
り、これに対応して、通電制御手段は、励磁コイルに流
れる単位時間当たりの励磁コイル電流量が一定になるよ
うに励磁コイル電流供給回路を通電制御する。この場合
の通電制御手段は、例えば、マイクロコンピュータで構
成し、上記の検出データを基に励磁コイルに流すべき電
流を算出して、目標の設定電流となるように励磁コイル
電流供給回路を通電制御することで、実現できる。本発
明においても、励磁コイル温度やバッテリ電圧(励磁コ
イル電源電圧)の一方或いは双方が変化しても、マグネ
チックスイッチの励磁コイルに常に最適な一定電流が流
れるように制御できる。
Therefore, it becomes possible to accurately grasp the instantaneous value of the current flowing in the exciting coil based on the detection data of both of them, and in response to this, the energization control means causes the exciting coil current flowing in the exciting coil per unit time. The excitation coil current supply circuit is energized and controlled so that the amount becomes constant. The energization control means in this case is composed of, for example, a microcomputer, calculates the current to be passed through the exciting coil based on the above detection data, and energizes the exciting coil current supply circuit so as to reach the target set current. It can be realized by doing. Also in the present invention, even if one or both of the exciting coil temperature and the battery voltage (exciting coil power supply voltage) change, control can be performed so that an optimum constant current always flows through the exciting coil of the magnetic switch.

この第2発明の構成において、励磁コイル温度検出手段
は、従来より使用されている励磁コイル焼付き防止用の
センサを、電源電圧検出手段は、バッテリの充電診断用
の電圧検出センサ等を兼用することができ、その分、セ
ンサのコスト低減を図れるメリットがある。
In the structure of the second aspect of the invention, the exciting coil temperature detecting means also serves as a conventionally used sensor for preventing the burning of the exciting coil, and the power supply voltage detecting means also serves as a voltage detecting sensor for battery charge diagnosis. Therefore, there is an advantage that the cost of the sensor can be reduced accordingly.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1実施例を示す全体構成図、第2図
は上記実施例に用いるスタータ電流制御回路のブロック
図、第3図はその具体的な回路構成を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a starter current control circuit used in the above embodiment, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing a specific circuit configuration thereof. .

第1図において、1はスタータの電源となるバッテリ電
圧、2はキースイッチ、3はスタータである。
In FIG. 1, 1 is a battery voltage used as a power source of a starter, 2 is a key switch, and 3 is a starter.

スタータ3は、マグネチックスイッチ4、モータ5、シ
フト機構6、ピニオン7、エンジン側のリングギヤ8、
定電流制御回路13等で構成される。
The starter 3 includes a magnetic switch 4, a motor 5, a shift mechanism 6, a pinion 7, a ring gear 8 on the engine side,
It is composed of a constant current control circuit 13 and the like.

マグネチックスイッチ4は、励磁コイル(吸引保持コイ
ル)10、プランジャ11、電気接点12を有する。本実施例
における励磁コイルは、一つのコイルでプランジャ11の
磁気吸引と、その後の保持を行うものである。
The magnetic switch 4 has an exciting coil (suction holding coil) 10, a plunger 11, and an electric contact 12. The exciting coil in the present embodiment is a coil for magnetically attracting the plunger 11 and holding it thereafter.

定電流制御回路13は、励磁コイル10の電流供給回路に、
励磁コイル10よりアース側に位置して直列に接続され
る。励磁コイルのアース側に位置させたのは、定電流制
御回路自身のアースも兼用させるためである。定電流制
御回路13は、励磁コイル10に流れる電流を一定に制御す
る機能を有し、特にピニオンシフト機構6を作動させる
ための必要最小限の一定電流が励磁コイル10に流れるよ
うに、電流制御する。本実施例の定電流制御回路13は、
励磁コイル10の電流を検出し、この電流検出値をフィー
ドバックして、単位時間当たりの励磁コイル電流量が一
定となるように通電制御する方式が採用される。
The constant current control circuit 13 is a current supply circuit for the exciting coil 10,
The exciting coil 10 is located on the ground side and connected in series. The reason why the exciting coil is located on the ground side is that the constant current control circuit itself also serves as the ground. The constant current control circuit 13 has a function of controlling the current flowing through the exciting coil 10 to be constant, and in particular, the current control is performed so that the minimum necessary constant current for operating the pinion shift mechanism 6 flows through the exciting coil 10. To do. The constant current control circuit 13 of this embodiment is
A method is used in which the current of the exciting coil 10 is detected, the detected current value is fed back, and the energization is controlled so that the amount of exciting coil current per unit time becomes constant.

その回路構成は、第2図に示すように、励磁コイル電流
検出器14、定電圧回路15、電流指令回路16、三角波発振
回路17、偏差回路18、チョッパ回路19で構成される。こ
れらの回路の機能は、以下に述べるスタータの動作と併
せて説明する。
As shown in FIG. 2, the circuit configuration includes an exciting coil current detector 14, a constant voltage circuit 15, a current command circuit 16, a triangular wave oscillation circuit 17, a deviation circuit 18, and a chopper circuit 19. The functions of these circuits will be described together with the operation of the starter described below.

まず、定電流制御の説明に先立ちスタータの動作概要に
ついて説明する。
First, the operation outline of the starter will be described prior to the description of the constant current control.

励磁コイル10は、キースイッチ2を始動側に入れるとバ
ッテリ1から電流が供給され、励磁される。この励磁に
より、プランジャ11が戻しばねの力に抗して図面の左側
に磁気吸引され、シフト機構6のレバー9の作動により
ピニオン7がピニオンスリーブ7aとともにモータ出力軸
上を摺動して、リングギヤ8側に押し出される。この場
合、ピニオンの歯が当初からリングギヤ8と噛み合える
ように対向している場合には、そのままダイレクトにピ
ニオン7とリングギヤ8とが噛み合うことになり、それ
以外の場合には、ピニオン7の歯端面がリングギヤ8の
歯端面に衝突する。
The exciting coil 10 is excited by the current supplied from the battery 1 when the key switch 2 is turned to the start side. Due to this excitation, the plunger 11 is magnetically attracted to the left side of the drawing against the force of the return spring, and the operation of the lever 9 of the shift mechanism 6 causes the pinion 7 to slide on the motor output shaft together with the pinion sleeve 7a, and the ring gear. It is pushed to the 8 side. In this case, if the teeth of the pinion face the ring gear 8 so as to be meshed with each other from the beginning, the pinion 7 and the ring gear 8 directly mesh with each other. Otherwise, the teeth of the pinion 7 do not. The end face collides with the tooth end face of the ring gear 8.

また、プランジャ10が最後まで磁気吸引されると、プラ
ンジャ10の一端に配設された可動接点12Aが固定接点12B
に接触し、モータ5にもバッテリ1から電流が供給され
モータ5が回転を開始する。この時、ピニオン7がリン
グギヤ8の歯端面に干渉し、噛み合わない状態にあると
きには、モータ5の回転トルクにより上記干渉が解除さ
れ、励磁コイルの吸引作用によりピニオン7は前進して
リングギヤ8に噛み合う。すると、モータ5は全力回転
し、リングギヤ8を介してエンジンを始動させる。
Further, when the plunger 10 is magnetically attracted to the end, the movable contact 12A arranged at one end of the plunger 10 becomes fixed contact 12B.
, The electric current is also supplied from the battery 1 to the motor 5, and the motor 5 starts rotating. At this time, when the pinion 7 interferes with the tooth end surface of the ring gear 8 and is not in mesh with each other, the interference is released by the rotation torque of the motor 5, and the pinion 7 moves forward and meshes with the ring gear 8 by the attracting action of the exciting coil. . Then, the motor 5 fully rotates and the engine is started via the ring gear 8.

以上のような動作を行う場合に、定電流制御回路13は次
のようにして、励磁コイルの定電流制御を行う。
When performing the above operation, the constant current control circuit 13 performs the constant current control of the exciting coil as follows.

キースイッチ2を始動側に入れると、バッテリ1よりス
タータ3のマグネチックスイッチ4の励磁コイル10に電
流が供給される。同時に定電流制御回路13にも駆動信号
が送られる。
When the key switch 2 is put in the starting side, a current is supplied from the battery 1 to the exciting coil 10 of the magnetic switch 4 of the starter 3. At the same time, the drive signal is also sent to the constant current control circuit 13.

この駆動信号により定電流制御回路13が作動し、マグネ
チックスイッチ4の単位時間当たりの励磁コイル電流量
が一定となるように電流制御される。この場合の定電流
制御回路13は、ピニオンシフト機構6の作動に必要な必
要最小限の電流を流すように制御するので、励磁コイル
10には、励磁コイルの温度変化による抵抗変化や、バッ
テリ電圧の充電状態の変化があっても、バッテリ1より
余分な電流は流れない。
The constant current control circuit 13 is activated by this drive signal, and the current is controlled so that the amount of the exciting coil current of the magnetic switch 4 per unit time becomes constant. In this case, the constant current control circuit 13 controls so that the minimum necessary current necessary for the operation of the pinion shift mechanism 6 is flown.
Even if the resistance of the exciting coil changes due to the temperature change and the charge state of the battery voltage changes, the current does not flow in the battery 10 more than the battery 1.

ここで第2図の定電流制御回路13の回路構成について説
明する。
Here, the circuit configuration of the constant current control circuit 13 of FIG. 2 will be described.

キースイッチ2の始動側が入力されると、定電圧回路15
が定電流制御回路13の各回路要素に電源電圧を一定の値
にして供給する。電流検出器14は、マグネチックスイッ
チの励磁コイル10に流れる電流を検出し、この検出信号
を電圧に変換して電流指令回路16にフィードバックす
る。
When the starting side of the key switch 2 is input, the constant voltage circuit 15
Supplies the power supply voltage to each circuit element of the constant current control circuit 13 at a constant value. The current detector 14 detects the current flowing through the exciting coil 10 of the magnetic switch, converts this detection signal into a voltage, and feeds it back to the current command circuit 16.

電流指令回路16は、励磁コイルに流すべき目標の設定電
流値と実際の励磁コイル電流検出値とを比較して、単位
時間に流れる励磁コイル電流量が一定の目標値になるよ
うな電流増減指令を出力する。電流指令回路16の信号は
偏差回路18に送られる。
The current command circuit 16 compares the target set current value to be passed through the exciting coil with the actual detected value of the exciting coil current, and the current increase / decrease command such that the exciting coil current amount flowing per unit time becomes a constant target value. Is output. The signal of the current command circuit 16 is sent to the deviation circuit 18.

偏差回路18は、電流指令回路16の指令信号の他に、発振
回路17から出力される一定周期の三角波を入力する。こ
の三角波は、励磁コイル電流を制御するチョッパの基本
周波数となる。そして、これらの入力信号を比較し、チ
ョッパ制御用のパルス信号の通流率を可変制御する。
The deviation circuit 18 inputs, in addition to the command signal of the current command circuit 16, a triangular wave of a constant cycle output from the oscillation circuit 17. This triangular wave is the fundamental frequency of the chopper that controls the exciting coil current. Then, these input signals are compared and the conduction ratio of the pulse signal for chopper control is variably controlled.

チョッパ回路19は、励磁コイル10のアース側に直列に接
続され、偏差回路18から出力されるチョッパ制御用のパ
ルス信号によりスイッチング制御される。この場合のチ
ョッパ制御は、励磁コイル電流検出値の増減に対応して
単位時間当たりの励磁コイル電流量が一定となるよう
に、励磁コイル電流を断続的に通電制御する。ここで、
制御すべき単位時間当たりの励磁コイル電流量は、電源
電圧の変動要因であるバッテリの充電状態、キースイッ
チ回路の抵抗の増減、温度変化による励磁コイルの抵抗
変化及びキースイッチ回路抵抗変化等を予め考慮して、
ピニオン噛合い(ピニオンシフト機構の駆動)に必要な
最小限の磁気吸引力の発生させるに必要な励磁コイル電
流が設定される。
The chopper circuit 19 is connected in series to the ground side of the exciting coil 10 and is switching-controlled by the chopper control pulse signal output from the deviation circuit 18. In the chopper control in this case, energization control of the exciting coil current is intermittently performed so that the exciting coil current amount per unit time becomes constant corresponding to the increase or decrease in the detected value of the exciting coil current. here,
The amount of exciting coil current per unit time to be controlled is based on the charging state of the battery, which is a factor of fluctuations in the power supply voltage, the increase / decrease in the resistance of the key switch circuit, the resistance change of the exciting coil due to temperature change, and the key switch circuit resistance change. In consideration of,
The exciting coil current required to generate the minimum magnetic attraction force required for pinion meshing (driving the pinion shift mechanism) is set.

しかして本実施例によれば、バッテリ電圧の変化や、励
磁コイル等の温度変化に伴う抵抗変化等の種々の環境変
化があっても、これらの影響を受けず、ピニオンのエン
ジンリングギヤに対する過大な衝突エネルギーの発生を
防止できる。従って、ピニオンとリングギヤの噛合いに
おいては、歯端面の摩耗を大幅に低減し、且つ損傷をな
くしてスタータの耐久性を向上させることができる。
However, according to the present embodiment, even if there are various environmental changes such as a change in battery voltage and a change in resistance due to a change in temperature of the exciting coil and the like, these changes are not affected and an excessively large change is caused to the engine ring gear of the pinion. The generation of collision energy can be prevented. Therefore, when the pinion and the ring gear mesh with each other, wear of the tooth end surface can be significantly reduced, and damage to the tooth end surface can be eliminated to improve the durability of the starter.

さらに、励磁コイル電流設定値を種々の環境条件を鑑み
て設定できるので、スタータの作動信頼性を向上させる
ことができる。特に、従来は自動車が経時変化すること
に伴いスタータの作動信頼性に影響を及ぼしていたが、
本実施例では、この経時変化も励磁コイル電流設定の条
件として考慮することで、半永久的に変化のないシステ
ムを構築することができる。
Further, since the exciting coil current set value can be set in consideration of various environmental conditions, the operation reliability of the starter can be improved. Especially, in the past, the operation reliability of the starter was affected by the change of the automobile over time.
In the present embodiment, a system that does not change semipermanently can be constructed by considering this change with time as a condition for setting the exciting coil current.

次に第2図の定電流制御回路の具体的構成例及びその動
作を第3図及び第4図により説明する。なお、第4図
は、第3図の回路動作の信号波形図で、一例として励磁
コイル電流検出値が標準状態にある場合(通常状態)
と、これよりも減少した場合の動作態様を比較して表し
ている。
Next, a concrete configuration example of the constant current control circuit of FIG. 2 and its operation will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Note that FIG. 4 is a signal waveform diagram of the circuit operation of FIG. 3, and as an example, when the exciting coil current detection value is in the standard state (normal state).
And the operation mode when the number is smaller than this.

励磁コイル電流を検出するセンサ14は、検出信号を電圧
V1に変換して出力する。この電圧V1は第4図に示すよう
に瞬時値を短い時間間隔で周期的に検出する。この電圧
V1は、電流指令回路16に送られ、抵抗R1とコンデンサC5
の積分作用で平滑化され電圧V2となる。一方、抵抗R2と
可変抵抗VR1は、その分圧比により励磁コイル電流の目
標値を電圧V3の信号により設定する。電圧V3は、可変抵
抗VR1により調整され、その設定値は、電流検出器14の
入出力特性により決定される。
The sensor 14 that detects the excitation coil current outputs the detection signal as a voltage.
Convert to V1 and output. As shown in FIG. 4, this voltage V1 detects an instantaneous value periodically at short time intervals. This voltage
V1 is sent to the current command circuit 16, and the resistor R1 and capacitor C5
Is smoothed by the integral action of to become voltage V2. On the other hand, the resistor R2 and the variable resistor VR1 set the target value of the exciting coil current by the signal of the voltage V3 according to the voltage division ratio. The voltage V3 is adjusted by the variable resistor VR1, and its set value is determined by the input / output characteristics of the current detector 14.

そして、オペアンプOP1が電流検出値V2と電流設定値電
圧V3とを比較し、電流を増減する指令電圧V4を出力す
る。オペアンプOP1の出力電圧V4は、抵抗R3と抵抗R4が
同等で、且つ抵抗R5と抵抗R6とが同等であれば、次式の
ようになる。
Then, the operational amplifier OP1 compares the current detection value V2 with the current setting value voltage V3, and outputs the command voltage V4 for increasing / decreasing the current. The output voltage V4 of the operational amplifier OP1 is given by the following equation if the resistors R3 and R4 are equal and the resistors R5 and R6 are equal.

従って、電圧V3に対して、電圧V2が大きいと電圧(電流
指令信号)V4は減少し、電圧V2か小さいと電圧V4は増加
する。なお、電流指令電圧V4は、偏差回路18にて、抵抗
R11とコンデンサ7により積分されて平滑化され、電圧V
5となる。
Therefore, when the voltage V2 is larger than the voltage V3, the voltage (current command signal) V4 decreases, and when the voltage V2 is smaller, the voltage V4 increases. The current command voltage V4 is
The voltage V is integrated and smoothed by R11 and capacitor 7.
It will be 5.

発振回路17は既述のようにチョッパ周波数を設定するた
めのもので、一定周期で三角波を出力する。チョッパ周
波数は、コンデンサ6と抵抗R9の値に支配されている。
The oscillator circuit 17 is for setting the chopper frequency as described above, and outputs a triangular wave at a constant cycle. The chopper frequency is governed by the values of capacitor 6 and resistor R9.

偏差回路18のオペアンプOP3は、電流指令電圧V5と三角
波発振電圧V6とを比較し、チョッパ用トランジスタT2を
駆動するための指令パルス電圧V7を出力する。パルス電
圧7は、電流指令信号V5が三角波電圧V6より大きいとき
は「LOW」レベルとなり、V6がV5より大きいときは「HIG
H」レベルとなる。
The operational amplifier OP3 of the deviation circuit 18 compares the current command voltage V5 with the triangular wave oscillation voltage V6 and outputs a command pulse voltage V7 for driving the chopper transistor T2. The pulse voltage 7 becomes "LOW" level when the current command signal V5 is larger than the triangular wave voltage V6, and "HIG level" when V6 is larger than V5.
H level.

チョッパ回路19は最終的にトランジスタT2をオン,オフ
制御することにより、励磁コイル10に流れる電流を制御
する。すなわち、オペアンプOP3の出力V3が「LOW」の時
に第1段のPNPトランジスタT1がオンし、NPNトランジス
タT2もオンし、励磁コイルに電流が流れる。なお、ツェ
ナーダイオードZ2は、ダイオードD2と合わせてトランジ
スタT2の過電圧に対する保護の作用をなす。
The chopper circuit 19 finally controls the current flowing through the exciting coil 10 by turning on and off the transistor T2. That is, when the output V3 of the operational amplifier OP3 is "LOW", the first-stage PNP transistor T1 is turned on, the NPN transistor T2 is also turned on, and a current flows through the exciting coil. The Zener diode Z2 works together with the diode D2 to protect the transistor T2 from overvoltage.

しかして、このような一連の回路動作により、第4図に
示すごとく、励磁コイル電流検出値値V1の大小に対応し
て、最終的に励磁コイル電流通流率をV8のチョッパ指令
のように小さくしたり大きくしたり可変制御すること
で、単位時間当たりの励磁コイル電流量は常に一定にな
るよう制御される。
As a result of such a series of circuit operations, as shown in FIG. 4, the exciting coil current conduction ratio is finally set to the V8 chopper command corresponding to the magnitude of the exciting coil current detection value V1. The amount of exciting coil current per unit time is controlled to be always constant by variably controlling it to be smaller or larger.

第5図は本発明の第2実施例を示すスタータの全体構成
図である。図中、第1実施例と同一符号は、同一或いは
共通する要素を示す。
FIG. 5 is an overall block diagram of a starter showing a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in the first embodiment indicate the same or common elements.

本実施例は、スタータの励磁コイル10として、吸引コイ
ル(シリースコイル)10Aと保持コイル(シャントコイ
ル)10Bとを別個にして、これらを分岐接続するタイプ
のものに定電流制御回路13を組み込んだものである。
In the present embodiment, as the exciting coil 10 of the starter, the suction coil (series coil) 10A and the holding coil (shunt coil) 10B are separately provided, and the constant current control circuit 13 is incorporated in a branch connection type. It is a thing.

このタイプの励磁コイル10は、始動スイッチを入れる
と、吸引コイル10A,保持コイル10Bの双方に電流が流れ
プランジャ11が吸引される。従って、本発明の目的を達
成するためには、吸引コイル10A,保持コイル10Bの双方
に流れるコイル電流を定電流制御する必要がある。その
ため、定電流制御回路13は吸引コイル10A,保持コイル10
Bの上流に直列に接続される。
In this type of exciting coil 10, when the start switch is turned on, current flows through both the suction coil 10A and the holding coil 10B, and the plunger 11 is attracted. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, it is necessary to control the coil current flowing through both the suction coil 10A and the holding coil 10B by constant current control. Therefore, the constant current control circuit 13 includes a suction coil 10A and a holding coil 10A.
It is connected in series upstream of B.

なお、本実施例の定電流制御は、第1実施例同様に行わ
れる。
The constant current control of this embodiment is performed as in the first embodiment.

第6図は本発明の第3実施例を示す全体構成図である。FIG. 6 is an overall configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

ここでは、本実施例と第1実施例との相違点について述
べる。
Here, differences between this embodiment and the first embodiment will be described.

本実施例では、温度センサ20によりマグネチックスイッ
チ4の励磁コイル10の温度を検出し、バッテリセンサ21
により励磁コイル電流の電源電圧(バッテリ電圧)を検
出し、これらの検出データをマイクロコンピュータ22に
入力する。
In this embodiment, the temperature sensor 20 detects the temperature of the exciting coil 10 of the magnetic switch 4, and the battery sensor 21
The power supply voltage (battery voltage) of the exciting coil current is detected by and the detection data is input to the microcomputer 22.

マイクロコンピュータ22は、励磁コイル温度検出値から
励磁コイル抵抗の変化を求めると共に、この励磁コイル
抵抗値と電源電圧の状態変化から単位時間当たりの励磁
コイル10への電流量が一定となるような通電制御信号を
演算して(この通電制御信号は、例えばチョッパ制御信
号として算出される)、この通電制御信号により励磁コ
イル電流供給制御回路の通流率がチョッパ回路19を介し
て制御される。
The microcomputer 22 obtains the change of the exciting coil resistance from the detected value of the exciting coil temperature and energizes the exciting coil 10 so that the amount of current per unit time becomes constant from the change of the exciting coil resistance value and the state of the power supply voltage. The control signal is calculated (this energization control signal is calculated as, for example, a chopper control signal), and the energization control signal controls the conduction ratio of the exciting coil current supply control circuit via the chopper circuit 19.

本実施例においても、励磁コイル温度とバッテリ電圧の
一方或いは双方に変化があっても、マグネチックスイッ
チの励磁コイル電流に常に最適な一定の電流が流れるよ
う制御できる。
In the present embodiment as well, even if one or both of the exciting coil temperature and the battery voltage change, it is possible to control so that the exciting coil current of the magnetic switch always has an optimum constant current.

本実施例において、温度センサ20として励磁コイル焼付
け防止用のセンサを、バッテリセンサ21は、バッテリの
充電診断用のセンサを利用している。
In the present embodiment, a sensor for preventing the burning of the exciting coil is used as the temperature sensor 20, and a sensor for battery charge diagnosis is used as the battery sensor 21.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、スタータのマグネチック
スイッチの励磁コイル電流が常に最適な一定電流となる
ように制御するので、励磁コイル温度,バッテリ電圧等
が変化しても、過大な励磁コイル電流が流れるのを防止
できる。その結果、ピニオンのリングギヤに対する衝突
エネルギーを極力抑制し、スタータの耐久性を向上させ
ると共に、作動信頼性を高めることができる。
As described above, according to the present invention, the exciting coil current of the magnetic switch of the starter is controlled so as to be always the optimum constant current. Therefore, even if the exciting coil temperature, the battery voltage, or the like changes, the exciting coil is excessively large. The current can be prevented from flowing. As a result, the collision energy of the pinion with respect to the ring gear can be suppressed as much as possible, the durability of the starter can be improved, and the operation reliability can be improved.

さらに、ピニオン等を部品の機械的強度を高めることな
く、電気的な制御によりピニオンのリングギヤに対する
衝撃エネルギーを抑制するので、装置の大形化や重量増
大をなくすことが可能となる。
Furthermore, since the impact energy of the pinion on the ring gear is suppressed by electrical control without increasing the mechanical strength of the parts such as the pinion, it is possible to prevent the apparatus from becoming large and the weight from increasing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1実施例を示すスタータ制御回路の
全体構成図、第2図は第1実施例に用いる定電流制御回
路のブロック図、第3図は上記定電流制御回路の具体的
な回路図、第4図は第1実施例の動作状態を示す電気的
な信号波形図、第5図は本発明の第2実施例の示すスタ
ータ制御回路の全体構成図、第6図は本発明の第3実施
例を示すスタータ制御回路の全体構成図である。 1…バッテリ電圧、2…キースイッチ、3…スタータ、
4…マグネチックスイッチ、5…モータ、6…シフト機
構、7…ピニオン、8…リングギヤ、9…シフトレバ
ー、10…励磁コイル、10A…吸引コイル、10B…保持コイ
ル、11…プランジャ、12A…可動接点、12B…固定接点、
13…定電流制御回路、14…電流検出器、15…定電圧回
路、16…電流指令回路、17…発振回路、18…偏差回路、
19…チョッパ回路。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a starter control circuit showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a constant current control circuit used in the first embodiment, and FIG. 3 is a specific example of the constant current control circuit. 4 is a schematic circuit diagram, FIG. 4 is an electrical signal waveform diagram showing an operating state of the first embodiment, FIG. 5 is an overall configuration diagram of a starter control circuit shown in the second embodiment of the present invention, and FIG. It is a whole block diagram of the starter control circuit which shows the 3rd Example of this invention. 1 ... Battery voltage, 2 ... Key switch, 3 ... Starter,
4 ... Magnetic switch, 5 ... Motor, 6 ... Shift mechanism, 7 ... Pinion, 8 ... Ring gear, 9 ... Shift lever, 10 ... Excitation coil, 10A ... Suction coil, 10B ... Holding coil, 11 ... Plunger, 12A ... Movable Contact, 12B ... Fixed contact,
13 ... Constant current control circuit, 14 ... Current detector, 15 ... Constant voltage circuit, 16 ... Current command circuit, 17 ... Oscillation circuit, 18 ... Deviation circuit,
19 ... Chopper circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 信好 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモテイブエンジニアリング 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭62−51987(JP,U) 実開 昭51−328(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuyoshi Takahashi 2477 No. 2477 Kashima Yatsu, Katsuta City, Ibaraki Pref. 3 Hitachi Automotive Engineering Co., Ltd. (56) Bibliography 62-51987 (JP, U) Actual development Sho 51-328 (JP, U)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マグネチックスイッチの励磁コイルの磁気
吸引力で、ピニオンをエンジンのリングギヤ側に押し出
すマグネチックシフト式のスタータにおいて、 前記励磁コイルの電流を検出し電圧変換して出力する手
段と、 前記励磁コイルに流すべき目標の設定電流値と実際の励
磁コイル電流検出値とを比較して、単位時間に流れる励
磁コイル電流量が一定の目標値になるような電流指令信
号を出力する手段と、 励磁コイル電流のチョッパ周波数を設定するために一定
周期の三角波電圧を発振する手段と、 前記三角波発振電圧と前記電流指令信号の電圧とを比較
して、チョッパ制御用のパルス信号の通流率を可変制御
する手段と、 前記チョッパ制御用のパルス信号により前記励磁コイル
の電流供給回路をスイッチング制御する手段とを備えて
成ることを特徴とするスタータ。
1. A magnetic shift type starter for pushing out a pinion to a ring gear side of an engine by a magnetic attraction force of an exciting coil of a magnetic switch, a means for detecting a current of the exciting coil, converting the voltage, and outputting the voltage. Means for comparing a target set current value to be passed through the exciting coil with an actual detected value of the exciting coil current, and outputting a current command signal such that the exciting coil current amount flowing per unit time has a constant target value. , A means for oscillating a triangular wave voltage of a constant period to set the chopper frequency of the exciting coil current, and the triangular wave oscillating voltage and the voltage of the current command signal are compared, and the conduction ratio of the pulse signal for chopper control is compared. And a means for variably controlling the current supply circuit of the exciting coil with a pulse signal for controlling the chopper. Starter, characterized by comprising.
【請求項2】マグネチックスイッチの励磁コイルの磁気
吸引力で、ピニオンをエンジンのリングギヤ側に押し出
すマグネチックシフト式のスタータにおいて、 前記励磁コイルの温度を検出する手段と、 励磁コイル電流の電源電圧を検出する手段と、 励磁コイル温度検出値から励磁コイル抵抗の変化をとら
え、この励磁コイル抵抗値の下で前記電源電圧の状態変
化をとらえて、単位時間当たりの励磁コイル電流量が一
定となるように前記励磁コイルの電流供給回路を通電制
御する手段とを備えて成ることを特徴とするスタータ。
2. A magnetic shift starter for pushing out a pinion to a ring gear side of an engine by a magnetic attraction force of an exciting coil of a magnetic switch, a means for detecting a temperature of the exciting coil, and a power supply voltage of an exciting coil current. To detect the change in the exciting coil resistance from the detected value of the exciting coil temperature, and to detect the state change of the power supply voltage under this exciting coil resistance value, the exciting coil current amount per unit time becomes constant. A starter comprising means for controlling energization of the current supply circuit of the exciting coil.
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