KR200144286Y1

KR200144286Y1 - 자동차의 스타터 모터 과회전 방지회로

Info

Publication number: KR200144286Y1
Application number: KR2019940020709U
Authority: KR
Inventors: 김동은; 이병진
Original assignee: 오상수; 만도기계주식회사
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR960009408U

Abstract

본 고안은 자동차의 스타터 모터가 엔진의 시동후에 계속하여 구동하는 것을 방지하기 위한 장치로서, 정류부(200)는 엔진의 구동에 의하여 교류 전압을 발전하는 교류 발전기(100)의 교류 전압을 정류하고, 기준 전압 공급부(300)는 엔진의 정상 구동시에 정류부(200)가 출력하는 전압에 대응하는 전압을 출력한다. 비교기(COMP11)는 정류부(200)의 출력 전압과 기준 전압 공급부(300)의 전압을 비교하여 정류부(200)의 출력 전압이 기준 전압 공급부(300)의 출력 전압보다 높을 때에 스위칭 신호를 출력하고, 스위칭부(400)는 스위칭신호가 인가될 때에 배터리(BAT1)로부터 솔레노이드 스위치(10)에 인가되는 전압을 차단하므로써, 엔진의 정상 구동후에 스타터 모터에 배터리(BAT1)전압이 인가되는 것을 방지한다. 따라서, 본 고안은 엔진이 적정 회전수 이상으로 회전하게 되면 스타터 모터의 구동을 정지시켜 주므로써 스타터 모터의 과회전을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차의 스타터 모터 과회전 방지회로

제1도는 종래의 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로도.

제2도는 종래의 다른 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로도.

제3도는 종래의 또 다른 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로도.

제4도는 본 고안에 따른 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 교류 발전기 200 : 정류부

300 : 기준 전압 공급부 400 : 스위칭부

COMP11 : 비교기 Q1 : 트랜지스터

본 고안은 자동차의 스타터 모터를 구동시키는 회로에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 스타터 모터의 과회전을 방지하는 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로에 관한 것이다.

증기 기관은 증기만, 전동기는 전기만 공급되면 스스로 회전한다. 그러나, 자동차에 사용되는 내연기관은 연료를 공급해도 증기 기관이나 전동기와 달리 자기기동을 하지 못하므로 별도의 기동 장치를 필요로한다. 기동 장치는 내연 기관의 압축, 피스톤과 베어링의 마찰에 의한 저항을 극복하고, 기관을 시동가능한 최저 회전 속도 이상으로 크랭킹시킬 수 있어야 한다. 내연 기관을 기동시키는 데에는 통상 전동기, 유압 모터 또는 공압 모터등이 이용되나, 자동차에서는 통상 전동기(이하 스타터 모터라 한다)가 이용되고 있다.

제1도에는 이러한 스타터 모터를 구동시키는 종래의 회로가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 종래의 스타터 모터 구동회로는 배터리(BAT1)에 키 스위치(점화 시동 스위치라고도 함)(KS1)가 접속되고, 점화 시동 스위치(KS1)에는 릴레이(1)의 릴레이 코일(RY1)이 접속되어 있어 릴레이 스위치(RYS1)는 키 스위치(KS1)가 온 될 때에 온상태가 되도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 배터리(BAT1)에는 키 스위치(KS1)와 병렬로 솔레노이드 스위치(10)의 접점(B1,M1)이 각각 연결되어 있으며, 솔레노이드(11)에는 릴레이 스위치(RYS1)에 연결된 풀 인 코일(PC1) 및 홀드 인 코일(HC1)이 권선되어 있어 릴레이 스위치(RYS1)가 온될 때에 풀 인 코일(PC1) 및 홀드 인 코일(HC1)은 자력을 발생시켜 솔레노이드(11)와 접점(B1,M1)을 접속시키도록 구성되어 있다. 이때, 상기 풀 인 코일(PC1) 및 접점(M1)은 스타터 모터(M)의 필드 코일(FC1) 및 스타터 모터(M)와 직렬 연결되어 있어 릴레이 스위치(RYS1)가 온되면 스타터 모터(M)는 풀 인 코일(PC1)을 통하여 인가되는 배터리 전압(BAT1)에 의하여 천천히 회전하다가 상기 접접(B1, M1)을 통하여 인가되는 배터리(BAT1)전압에 의하여 정속 회전을 시작하게 된다. 이와 같이 통상적인 내연 기관은 배터리(BAT1)전압에 의한 스타터 모터(M1)의 회전력으로 기동하게 구성되어 있다. 따라서, 사용자는 내연 기관이 구동하게 되면 상술한 키 스위치(KS1)를 오프시켜 릴레이 스위치(RYS1)를 오프시킴으로써 풀 인 코일(PC1) 및 솔레노이드 스위치(10)를 통하여 공급되던 배터리(BAT)전압의 공급을 중단시켜 스타터 모터(M1)의 구동을 정지시키는 것이다.

제2도에 도시된 회로는 제1도의 회로에서 보조 릴레이(2)를 더 부가한 회로이다.

도시된 바와 같이 보조 릴레이(2)의 릴레이 코일(RY2)은 릴레이 스위치(RYS1)에 연결되어 있고, 릴레이 스위치(RYS2)는 배터리(BAT1)와 풀 인 코일(PC1)사이에 연결되어 있다. 따라서, 릴레이 코일(RY2)은 릴레이 스위치(RYS1)가 온되어야 자계를 형성하여 릴레이 스위치(RYS1)를 온시키고, 릴레이 스위치(RYS1)가 온되어야 솔레노이드 스위치(10)에 배터리(BAT1)전압이 공급되는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 스타터 모터의 구동 회로에서 내연 기관이 구동하는 즉시 스타터 모터의 구동을 정지시키지 않으면 내연기관 및 스타터 모터가 고장나게 되는 문제가 있게 된다. 즉, 내연 기관은 사용자가 키 스위치(KS1)를 오프시키기 전까지는 계속하여 구동하게 되므로 내연 기관의 회전력이 스타터 모터에 전달되어 스타터 모터가 과회전을 하게 되므로 배터리의 소모가 많고 링 기어의 내구력 저하가 발생하는 것이다. 특히, 내연 기관이 작동하고 있는 도중에 스타터 모터를 재구동시키면 링 기어와 피니언이 손상될 우려가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 오버런닝 클러치를 설치하여 스타터 모터에 내연 기관의 과회전이 전달되는 것을 차단시키고 있으나, 이 경우에도 내연 기관의 구동후에 스타터 모터의 구동을 정지시키기 전까지 배터리의 소모 및 링 기어의 마모를 초래할 수 있는 문제가 있는 것이다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 최선의 방법을 사용자가 내연 기관의 구동음으로 내연 기관의 구동을 확인하여 스타터 모터의 구동을 중지시키는 것이나, 사용자가 청각으로서 내연 기관의 구동을 확인하기 어렵다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 배전기를 이용하여 스타터 모터의 구동을 자동으로 정지시키는 종래의 회로가 제3도에 도시되어 있다.

배전기를 이용하는 종래의 방법은 도시된 바와 같이 배터리(BAT1)는 키 스위치(KS1)를 통하여 릴레이(3)의 릴레이 스위치(RYS11)에 연결되어 있으며, 릴레이 스위치(RYS11)는 상술한 솔레노이드 스위치(10)에 연결되어 있다. 이때 상기 릴레이 스위치(RYS11)는 평상시에 온상태를 유지하나 후술하는 릴레이 코일(RY11)이 자력을 형성할 때에 오프되도록 구성되며, 솔레노이드 스위치(10)는 상술한 바와 같이 배터리(BAT1)전압의 인가시에 구동하여 도시하지 않은 스타터 모터에 배터리(BAT1)전압을 인가하도록 구성된다.

또한, 상술한 릴레이 스위치(RYS11)에는 바이어스용 저항(R1)을 통하여 정전압용 제너 다이오드(ZD)와 전압분배용 저항(R2,R3)이 연결되어 있다. 그리고 상기 저항(R2,R3)은 비교기(COMP1)의 반전단자(-)에 연결되어 있다.

또한, 비교기(COMP1)의 비반전단자(+)에는 입력되는 신호의 주파수에 대응하는 전압을 출력하는 주파수 전압 변환부(20)가 연결되어 있으며, 주파수 전압 변화부(20)에는 검출부(30)가 연결되어 있다. 이때, 검출부(30)는 엔진의 점화시기 기준이 되는 크랭크 각도 및 위치를 포토센서로서 검출하는 통상의 크랭크 각 검출기형 배전기의 검출부를 의미한다. 이러한, 상기 검출부(30)는 검출된 엔진속도에 대응하는 주파수를 갖는 펄스신호를 출력하므로 주파수 전압 변환부(20)는 엔진 속도에 대응하는 전압을 출력하게 된다.

한편, 상기 비교기(COMP1)의 출력단자에는 스위칭용 트랜지스터(Q1)가 연결되어 있으며, 트랜지스터(Q1)에는 상술한 릴레이스위치(RYS11)의 스위칭을 제어하는 릴레이 코일(RY11)이 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 회로에서 상기 저항(R2,R3)에 의하여 비교기(COMP1)에 인가되는 배터리(BAT1)의 전압은 엔진의 정상 구동시에 상기 주파수 전압 변환부(20)가 출력하는 전압보다 낮게 되도록 설정한다.

저항(R2,R3)의 저항값을 상술한 설명과 같이 설정한 상태에서 상기 키 스위치(KS1)를 온상태로 하면, 배터리(BAT1)전압은 키 스위치(KS1) 및 릴레이 스위치(RYS11)를 통하여 솔레노이드 스위치(10)에 인가되므로 스타터 모터는 구동을 개시한다. 스타터 모터가 구동을 개시하게되면 스타터 모터의 피니언과 치합된 엔진의 링 기어가 회전하면서 엔진을 시동시키게 되며, 엔진 시동에 따른 크랭트 각도 및 위치를 검출하는 크랭크 각도 검출기형 배전기의 검출부(30)는 시동되고 있는 엔진의 회전 속도를 검출된 회전 속도에 대응하는 주파수의 펄스신호를 출력한다.

이러한 검출부(30)의 펄스신호는 주파수 전압 변환부(20)에 의하여 소정의 전압으로 변환되므로, 엔진의 회전수가 정상 회전수에 도달하기 전에는 상기 비교기(COMP1)가 로우레벨의 전압을 출력하게되어 트랜지스터(Q1)를 오프시킨다. 따라서, 릴레이 코일(RY11)에는 배터리(BAT1)전압이 인가되지 않아 자력이 형성되지 않으므로 릴레이 스위치(RYS11)는 계속하여 온상태를 유지한다.

그러나, 엔진의 회전수가 증가함에 따라서 검출부(30)가 출력하는 펄스의 주파수는 증가하게 되어 주파수 전압 변화부(20)가 출력하는 전압은 상승하게 된다. 이때, 엔진의 회전수가 정상 회전수에 도달하게 되면 상기 주파수 전압 변환부(20)가 출력하는 전압은 저항(R2,R3)에 의하여 비교기(COMP1)의 반전단자(-)에 인가되는 전압보다 높게 되므로 비교기(COMP1)는 하이레벨의 전압을 출력한다. 따라서, 트랜지스터(Q1)가 턴온되고 릴레이 코일(RY11)에는 배터리(BAT1)전압이 인가된다. 릴레이 코일(RY11)에 배터리(BAT1)전압이 인가되면 릴에이 코일(RY11)은 자력을 형성하여 릴레이 스위치(RYS11)를 오프상태로 전환시키므로 솔레노이드 스위치(10)에는 배터리(BAT1)전압이 공급되지 않아 스타터 모터는 구동을 정지하게 되는 것이다.

즉, 배전기를 이용하는 종래의 회로에서는 엔진이 정상 회전수에 도달하면 스타터 모터의 구동이 자동으로 정지시키므로써 스타터 모터의 과회전을 방지하는 것이다.

그러나, 통상적으로 디젤 엔진에는 배전기가 구성되어 있지 않으며, 가솔린 엔진도 배전기가 생략되는 추세이므로 배전기를 이용하는 종래의 방법은 기술 구현성을 상실하고 있다는 문제가 있다.

본 고안은 이러한 목적을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 고안의 목적은 엔진의 구동에 의하여 발전을 개시하는 교류 발전기를 이용하여 스타터 모터의 과회전을 방지하므로써 통상의 자동차에서 용이하게 스타터 모터의 과회전을 방지하므로써 통상의 자동차에서 용이하게 구현할 수 있는 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 배터리 전압으로 구동하여 엔진을 시동시키는 자동차의 스타터 모터가 과회전하는 것을 방지하는 회로로서, 엔진의 구동 회전수에 대응하는 교류 전압을 발전 출력하는 교류 발전기와; 상기 교류 발전기의 출력을 정류하는 정류부와; 엔진의 정상 회전시에 정류부가 출력하는 전압에 대응하는 소정의 기준 전압을 출력하는 기준 전압 공급부와; 상기 정류부의 출력 전압과 상기 기준 전압 공급부의 출력 전압을 비교하여 비교된 상태에 따른 스위칭신호를 출력하는 비교기와; 상기 비교기의 스위칭신호에 따라 스위칭되어 상기 배터리의 전압을 상기 스타터 모터에 선택적으로 인가하는 스위칭부를 구비하는 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로에 있다.

이하, 본 고안의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도는 본 고안에 따른 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로도로서, 부호(100)로 도시된 교류 발전기는 도시하지 않은 엔진에 연결되어 엔진의 회전수에 대응하는 교류 전압을 출력한다. 그리고, 교류 발전기(100)에 연결된 정류부(200)는 교류 발전기(100)의 교류 전압을 정류하여 비교기(COMP11)의 비반전단자(+)에 인가하도록 구성된다.

비교기(COMP11)의 반전단자(-)에는 기준 전압 공급부(300)가 연결되어 있으며, 기준 전압 공급부(300)는 배터리(BAT1)에 연결된 바이어스용 저항(R11), 정전압 공급용 제너 다이오드(ZD11) 및 전압 분배용 저항(R12,R13)으로 구성되어 저항(R12,R13)에 분배된 소정의 배터리(BAT1)전압을 출력하게 구성된다. 이때, 기준 전압 공급부(300)는 엔진이 정상 회전시에 교류 발전기(100)에 의하여 정류부(200)가 출력하는 전압보다 낮은 전압을 출력하도록 저항(R12,R13)을 설정한다.

상술한 바와 같이 정류부(200)와 기준 전압 공급부(300)의 출력을 비교하는 비교기(COMP11)는 기준 전압 공급부(300)의 출력 전압이 정류부(200)의 출력 전압보다 높을 때에 하이레밸의 전압을 출력하며 본 명세서에서는 비교기(COMP11)가 출력하는 하이레벨의 전압을 스위칭 신호라 칭하였다.

비교기(COMP11)의 스위칭신호를 인가받는 스위칭부(400)는 스위칭용 트랜지스터(Q11)에 릴레이 코일(RY12)이 연결되어 있으며, 릴레이 코일(RY12)은 릴레이 스위치(RYS12)의 스위칭을 제어하도록 구성된다. 릴레이 스위치(RYS12)에는 배터리(BAT1)에 연결된 시동용 키 스위치(KS1)와 병렬로 솔레노이드 스위치(10)가 연결되어 있다. 이때, 릴레이 스위치(RYS12)는 릴레이 코일(RY12)이 자력을 형성하지 않는 한 온상태를 유지하게 구성된다.

이와 같이 구성된 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로에서 스위치(KS1)를 온상태로 하면, 배터리(BAT1)전압은 키 스위치(KS1) 및 릴레이 스위치(RYS12)를 통하여 솔레노이드 스위치(10)에 인가되므로 스타터 모터는 구동을 개시한다. 스타터 모터가 구동을 개시하게 되면 스타터 모터의 피니언과 치합된 엔진의 링기어가 회전하면서 엔진을 시동시키게 되며, 엔진 시동에 따라 교류 발전기(100)는 엔진의 회전수에 대응하는 교류 전압을 출력한다.

이러한 교류 발전기(100)의 교류 전압은 정류부(200)에 의하여 소정의 전압으로 변환된다. 이때, 엔진의 회전수가 정상 회전수에 도달하기 전에는 상기 정류부(200)는 기준 전압 공급부(300)의 출력 전압보다 낮은 전압을 출력하므로 비교기(COMP11)는 로우레벨의 전압을 출력하게되어 트랜지스터(Q11)는 오프상태를 유지한다. 따라서, 릴레이 코일(교12)에는 베터리(BAT1)전압이 인가되지 않아 자력이 형성되지 않으므로 릴레이 스위치(RYS12)는 계속하여 온상태를 유지한다.

그러나, 엔진의 회전수가 증가함에 따라서, 정류부(200)가 출력하는 전압은 상승하게 되며, 엔진의 회전수가 정상 회전수에 도달하게 되면 정류부(200)가 출력하는 전압은 저항(R12,R13)에 의하여 비교기(COMP11)의 반전단자(-)에 인가되는 전압보다 높게 되므로 비교기(COMP1)는 하이레벨의 전압을 출력한다, 따라서, 트랜지스터(Q11)가 턴온되어 릴레이 코일(RY12)에는 배터리(BAT1) 전압이 인가된다. 릴레이 코일(RY12)에 배터리(BAT1)전압이 인가되면 릴레이 코일(RY12)은 자력을 형성하여 릴레이 스위치(RYS12)를 오프상태로 전환시키므로 솔레노이드 스위치(10)에는 배터리(BAT1)전압이 공급되지 않아 스타터 모터는 구동을 정지하게 되는 것이다.

즉, 본 고안은 교류 발전기의 출력전압을 이용하여 엔진이 적정 회전수 이상으로 회전하게 되면 즉시 스타터 모터의 구동을 정지시켜주므로써 스타터 모터의 과회전을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 본 고안은 스타터 모터의 과회전에 의한 배터리의 전력 낭비를 예방할 수 있으며, 엔진의 시동 완료 후 과회전에 의한 엔진의 링 기어 및 스타터 모터의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 고안은 엔진 시동 완료후에 스타터 모터의 과회전에 의한 스타터 모터의 피니언과 엔진 링 기어의 손상을 방지하기 위하여 별도의 오버런닝 클러치를 사용할 필요가 없어 치합 성능의 향상 및 자동차의 소형, 경량화를 실현할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

배터리 전압으로 구동하여 엔진을 시동시키는 자동차의 스타터 모터가 과회전하는 것을 방지하는 회로로서, 엔진의 구동 회전수에 대응하는 교류전압을 발전하여 출력하는 교류 발전기와; 상기 교류 발전기의 출력을 정류하는 정류부와; 엔진의 정상 회전시에 상기 정류부가 출력하는 전압에 대응하는 소정의 기준 전압을 출력하는 기준 전압 공급부와; 상기 정류부의 출력 전압과 상기 기준 전압공급부의 출력 전압을 비교하여 비교된 상태에 따른 스위칭신호를 출력하는 비교기와; 상기 비교기의 스위칭신호에 따라 스위칭되어 상기 배터리의 전압을 상기 스타터 모터에 선택적으로 인가하는 스위칭부를 구비하는 자동차의 스타터 모터 과회전 방지 회로.