JPH1137019A - スタータ焼損防止機能付制御リレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユーザの過酷な使用の仕方に対して、スター
タ側で定格を超えての使用を未然に防止し、スタータの
熱容量設計のマージンを少なくすることを可能にする。 【解決手段】 制御リレー２を駆動するトランジスタ１
４を備え、キースイッチの投入により制御リレー２を介
してスタータ側へバッテリ電圧を供給し、エンジンを始
動させるスタータ焼損防止機能付制御リレー１におい
て、キースイッチの投入から第１の所定時間経過した後
は、制御リレー２を駆動するトランジスタ１４の動作を
不能にし、当該キースイッチの開放から第２の所定時間
経過した後は、トランジスタ１４の動作を回復させるタ
イマ回路３を設けてスタータの設計マージンの減少を可
能ならしめるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタータ焼損防止
機能付制御リレー、特にユーザの過酷なスタータの使用
の仕方に対し、スタータ側でその過酷な使用を未然に防
止し、スタータの小型軽量化の際のスタータの熱容量設
計のマージンを少なくすることを可能ならしめたスター
タ焼損防止機能付制御リレーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンが掛からないときや不良
のエンジンを始動するとき、短時間定格のスタータに対
しユーザはその定格時間を超えてスタータを回したり、
所定時間を置かずに再度スタータを回したりするなど、
過酷な使用の仕方をすることから、スタータの設計の
際、スタータの熱容量に充分なマージンを持たせてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、環境破壊防止運
動が強まり、排気ガス規制などで自動車の軽量化が促進
され、スタータについてもその小型軽量化が強く要請さ
れてきている。この小型軽量化に当たっても、自動車に
課せられた安全性の面からその品質が確保されていなけ
ればならず、そのためスタータの熱容量に充分なマージ
ンを持たせることを必要とする。

【０００４】しかしながら、定格を超えても充分耐え得
るべく必要以上のマージンを持たせた設計では、品質上
のトラブルはないが、過剰品質の問題が生じ、またコス
ト面での負担が重くなる。そこで過剰品質となることな
く、かつユーザの過酷な使用の仕方に耐えながら安全性
が確保できるエンジン始動装置の実現が望まれる。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
あり、ユーザの定格時間を超えた使用の仕方に対して、
スタータ側でスタータの時間定格を超えての使用を未然
に防止し、スタータの熱容量設計のマージンを少なくす
ることに依ってコストの低減とスタータの小型軽量化を
可能ならしめるようにしたスタータ焼損防止機能付制御
リレーを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、本発明のスタータ焼損防止機能付制御リレーは制
御リレーを駆動するスイッチ素子を備え、キースイッチ
の投入により制御リレーを介してスタータ側へバッテリ
電圧を供給し、エンジンを始動させるスタータ焼損防止
機能付制御リレーにおいて、キースイッチの投入から第
１の所定時間経過した後は、制御リレーを駆動するスイ
ッチ素子の動作を不能にし、当該キースイッチの開放か
ら第２の所定時間経過した後は、スイッチ素子の動作を
回復させるタイマ回路を設け、スタータの設計マージン
の減少を可能ならしめるようにしたことを特徴としてい
る。

【０００７】そして上記タイマ回路は、抵抗とコンデン
サとを備え、当該抵抗を介してのコンデンサの電荷の充
電で上記第１の所定時間を生成し、当該抵抗を介しての
コンデンサの電荷の放電で上記第２の所定時間を生成す
るようにしている。

【０００８】ユーザが定格時間を超えて使用しようとし
ても、スタータ側のスタータ焼損保護装置のタイマ回路
が作動し、定格時間での使用に制限される。従って必要
以上にスタータの熱容量設計のマージンをとることを要
しなくなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るスタータ焼損
防止機能付制御リレーの一実施例回路構成を示してい
る。

【００１０】同図において、１はスタータ焼損防止機能
付制御リレー、２は制御リレー、３はタイマ回路、１１
はリレーコイル、１２は常開接点、１３はコンパレー
タ、１４ないし１６はトランジスタ、１７ないし２３は
ダイオード、２４ないし２６は定電圧ダイオード，２
７，２８はコンデンサ、３１ないし４１は抵抗をそれぞ
れ表している。

【００１１】ユーザが後に説明する図２のキースイッチ
を投入すると、ＳＷ端子にバッテリ電圧が印加される。
このときコンパレータ１３の反転入力端子の電圧はＬレ
ベルであり、この電圧レベルは定電圧ダイオード２４の
ツェナー電圧を抵抗３４と３５とで分圧した非反転入力
端子の基準電圧より小さく、当該コンパレータ１３はＨ
レベルを出力する。従ってトランジスタ１４はオンとな
り、制御リレー２のリレーコイル１１は付勢され、その
常開接点１２はオンとなる。これによりスタータ側へバ
ッテリ電圧が供給されスタータが回転を始める。

【００１２】一方、上記キースイッチの投入で、内部安
定化回路からタイマ回路３のＶｃｃに安定化電圧が掛か
り、抵抗４１を介してコンデンサ２８の充電を始める。
そして或る時間が経過すると、コンデンサ２８の充電電
圧が定電圧ダイオード２５のツェナー電圧を超えトラン
ジスタ１６をオンにするに足る電圧となる。当該トラン
ジスタ１６がオンとなることにより次段のトランジスタ
１５をオンになり、上記トランジスタ１４を強制的にオ
フにする。これにより制御リレー２のリレーコイル１１
は消勢され、その常開接点１２はオフとなる。すなわち
ＳＷ端子にバッテリ電圧が印加された時点からタイマ回
路３が働き、例えば３０秒などの所定時間経過後はスタ
ータ側へバッテリ電圧が供給されなくなる。

【００１３】従って、ユーザが連続して所定時間の３０
秒を超えてスタータを回そうとしても、スタータは所定
時間の３０秒を経過した時点で電源供給停止となり、そ
の後の動作は不可能となる。それ故スタータはそれ以上
の発熱は生じることはないのでその後の温度上昇はな
く、そしてその後は放熱に向かうことになるので、スタ
ータの熱容量設計のマージンを少なくすることができ
る。

【００１４】ここでユーザはキースイッチを切ることに
なる。このキースイッチの開放でＳＷ端子に印加されて
いたバッテリ電圧と共にタイマ回路３のＶｃｃ電圧も消
滅する。上記コンデンサ２８に充電された電荷は抵抗４
１を介して放電されるが、コンデンサ２８の電圧が上記
トランジスタ１６をオンにするに足る電圧となっている
間は、ユーザが再びキースイッチを入れても、トランジ
スタ１６はオンとなり、当該トランジスタ１６を介して
次段のトランジスタ１５をオンにし、制御リレー２を駆
動するトランジスタ１４はオフが維持され、制御リレー
２のリレーコイル１１は付勢されることはない。つまり
その常開接点１２はオフで、スタータ焼損防止機能付制
御リレー１にＳＷ端子からバッテリ電圧が印加されて
も、スタータ側へバッテリ電圧の供給がなされず、スタ
ータを回すことができない。

【００１５】すなわち、キースイッチを切った時点から
或る時間が経過するまで、当該コンデンサ２８の電圧は
トランジスタ１６をオンにするに足る電圧を保持し、ス
タータの作動を不可能にするので、スタータはこの期間
にその放熱をすることができ、スタータの熱容量設計の
マージンを少なくすることができる。

【００１６】なお、タイマ回路３が一旦作動し、コンデ
ンサ２８に充電された電荷が抵抗４１を介して完全に放
電される前にタイマ回路３が再作動すると、タイマ回路
３が生成する上記の所定時間は３０秒より短くなるが、
スタータの放熱が完全なものとなっていないときには、
タイマ回路３が生成する上記の所定時間が３０秒である
と、スタータの残存熱が累積されてゆくことがあり、ス
タータを再作動させるに当たっては、タイマ回路３が生
成する上記の所定時間が３０秒より短くなる方が、スタ
ータにとって有利に作用する。タイマ回路３以外の動作
について、図１と共に図２のエンジン始動装置全体の構
成図を用いて次に説明する。

【００１７】図２において、１ないし３、１４、１７、
２２、３１は図１のものに対応し、４はバッテリ、５は
スタータ、６は充電発電機、７はバッテリスイッチ、８
はキースイッチ、９はリングギヤ、５０はエンゲージス
イッチ、５１はプルコイル、５２はホールディングコイ
ル、５３は可動鉄心、５４は可動接点、５５−１，５５
−２は固定接点、５６は直流モータ、５７はオーバラン
ニングクラッチ、５８はピニオン、５９はシフトレバ
ー、６０は発電巻線、６１は全波整流器、６２は界磁巻
線、６３は電圧調整器をそれぞれ表している。

【００１８】バッテリスイッチ７がオンのもとに、キー
スイッチ８が投入されると、スタータ焼損防止機能付制
御リレー１のＳＷ端子にバッテリ電圧が印加される。こ
のときコンパレータ１３の反転入力端子の電圧はＬレベ
ルであり、この電圧レベルは非反転入力端子に入力され
る基準電圧より低く、コンパレータ１３はＨレベルを出
力する。これによりトランジスタ１４はオンとなり、制
御リレー２が付勢され、その常開接点１２がオンとな
る。そしてＣ端子側に接続されている抵抗３１を介して
トランジスタ１４にそのベース電流が流れるようにな
る。またＣ端子側に接続されている抵抗３８にもバッテ
リ電圧が印加され、ダイオード２１をオンにする。この
ダイオード２１の順方向降下電圧でコンデンサ２７を充
電するので、コンパレータ１３の反転入力端子に入力さ
れる電圧が非反転入力端子に入力される基準電圧より高
くなるのに時間を要し、コンパレータ１３のＨレベルか
らＬレベルへの反転は遅延する。当該コンパレータ１３
のＨレベルからＬレベルへ反転する間に、上記抵抗３１
を介してトランジスタ１４にそのベース電流が流れ、ト
ランジスタ１４はオン状態を継続する。

【００１９】一方、制御リレー２の常開接点１２のオン
により、エンゲージスイッチ５０のプルコイル５１、ホ
ールディングコイル５２にバッテリ電圧が印加され、そ
してプルコイル５１を介して直流モータ５６にも電圧が
印加されるので、直流モータ５６が回転を始める。また
プルコイル５１とホールディングコイル５２とに通電さ
れることにより可動鉄心５３が吸引され、シフトレバー
５９、オーバランニングクラッチ５７を介してピニオン
５８がエンジンのリングギヤ９に噛合されると同時に、
可動接点５４がバッテリ側の固定接点５５−１と直流モ
ータ側の固定接点５５−２とに接合される。これにより
直流モータ５６には、可動接点５４及び両固定接点５５
−１，５５−２を介してバッテリ４の電圧が直接印加さ
れる。すなわち直流モータ５６が全力で回転し、エンジ
ンを駆動することにより、エンジンは自力で回転するよ
うになる。

【００２０】エンジンが自力で回転したことを確認した
後にキースイッチ８を切ると、制御リレー２が消勢さ
れ、その常開接点１２がオフとなり、エンゲージスイッ
チ５０のホールディングコイル５２へのバッテリ電圧も
消滅する。従って可動接点５４は両固定接点５５−１，
５５−２より開放されると共に、ピニオン５８はエンジ
ンのリングギヤ９から分離して元の位置に復帰する。そ
して直流モータ５６はその後若干の間惰性で回転してか
ら完全に停止する。

【００２１】エンジンが自力で回転すると、当該エンジ
ンで駆動される充電発電機６の発電巻線６０に電圧が発
生する。発電巻線６０の発生電圧はスタータ焼損防止機
能付制御リレー１のＮ端子に入力されており、このＮ端
子に入力される発電巻線６０の電圧は定電圧ダイオード
２６のツェナ電圧より高いので、ダイオード２１をオン
にする。このダイオード２１の順方向降下電圧がコンパ
レータ１３の反転入力端子に入力されている。そしてコ
ンパレータ１３の反転入力端子に入力される電圧は非反
転入力端子に入力されている基準電圧（この基準電圧は
キースイッチ８の投入により発生）より高く、エンジン
の正常回転中にユーザが誤ってキースイッチ８を投入し
ても、コンパレータ１３はＬレベルを出力し、トランジ
スタ１４はオンとなることはない。つまり制御リレー
２、エンゲージスイッチ５０、直流モータ５６は作動せ
ず、ピニオン５８およびエンジンのリングギヤ９の撃突
による破損が防止される。

【００２２】エンジンが自力回転を開始し、スタータ５
のピニオン５８がエンジンのリングギヤ９から分離して
元の位置に復帰した後に、直流モータ５６が惰性で回転
しているときには、この直流モータ５６は発電機とな
り、電圧を発生する。そしてこの電圧はエンゲージスイ
ッチ５０のプルコイル５１を介しＣ端子に接続されてい
る２つの抵抗３１，３８に印加される。抵抗３８に印加
された電圧はダイオード２１をオンにし、当該ダイオー
ド２１の順方向降下電圧がコンパレータ１３の反転入力
端子に入力される。この電圧は非反転入力端子に入力さ
れる基準電圧（この基準電圧はキースイッチ８の投入に
より発生）より高い。また直流モータ５６の惰性回転速
度が低下するに従って抵抗３８に印加された電圧は著し
く低電圧となり、ダイオード２１をオンにすることがで
きなくなるが、それまでに充電されたコンデンサ２７に
より、当該直流モータ５６の惰性回転がほぼ完全に停止
するまで、この反転入力端子に入力される電圧は非反転
入力端子に入力される基準電圧より高く保持される。従
ってコンパレータ１３の出力は、直流モータ５６の惰性
回転がほぼ完全に停止するまでＬレベルが保持される。

【００２３】一方、直流モータ５６が発電機となってそ
の発生電圧が抵抗３１に印加されていても、プルコイル
５１とホールディングコイル５２により分圧された電圧
となるためトランジスタ１４にベース電流が流れず、ト
ランジスタ１４はオンとなることはない。従って、この
トランジスタ１４はスタータ５の惰性回転がほぼ完全に
停止するまでオンとなることはない。

【００２４】この様に、エンジンが自力で一旦回転した
が、その直後にエンジンが、その自力回転を停止した場
合などで直流モータ５６が惰性で回転しているときに、
ユーザが誤ってキースイッチ８を再投入しても、上記の
理由によりトランジスタ１４はオンとなることがなく、
制御リレー２、エンゲージスイッチ５０、直流モータ５
６は作動せず、ピニオン５８およびエンジンのリングギ
ヤ９の撃突による破損が防止される。

【００２５】上記タイマ回路３が作動するときには、直
流モータ５６の惰性回転の停止後、所定時間内にキース
イッチ８を再投入しても、言うまでもなくトランジスタ
１４はオンとなることはない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、ユ
ーザの定格時間を超えた使用の仕方に対して、スタータ
側でスタータの時間定格を超えての使用を未然に防止す
るようにしたので、スタータの熱容量設計のマージンの
減少を可能とし、安全性と品質を確保しつつコストの低
減が可能なスタータの小型軽量化をすることができる。

【００２７】またスタータ側でスタータの時間定格を超
えての使用を制限しているので、併せてスタータの焼損
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスタータ焼損防止機能付制御リレ
ーの一実施例回路構成である。

【図２】本発明が用いられたエンジン始動装置全体の構
成図である。

【符号の説明】

１ スタータ焼損防止機能付制御リレー ２ 制御リレー ３ タイマ回路 ４ バッテリ ５ スタータ ６ 充電発電機 ７ バッテリスイッチ ８ キースイッチ ５０ エンゲージスイッチ ５６ 直流モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御リレーを駆動するスイッチ素子を備
   え、キースイッチの投入により制御リレーを介してスタ
   ータ側へバッテリ電圧を供給し、エンジンを始動させる
   スタータ焼損防止機能付制御リレーにおいて、 キースイッチの投入から第１の所定時間経過した後は、
   制御リレーを駆動するスイッチ素子の動作を不能にし、
   当該キースイッチの開放から第２の所定時間経過した後
   は、スイッチ素子の動作を回復させるタイマ回路を設
   け、 スタータの設計マージンの減少を可能ならしめるように
   したことを特徴とするスタータ焼損防止機能付制御リレ
   ー。
2. 【請求項２】 上記タイマ回路は、抵抗とコンデンサと
   を備え、当該抵抗を介してのコンデンサの電荷の充電で
   上記第１の所定時間を生成し、当該抵抗を介してのコン
   デンサの電荷の放電で上記第２の所定時間を生成してい
   ることを特徴とする請求項１記載のスタータ焼損防止機
   能付制御リレー。