JP2778200B2 - スタータ用スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、駆動用モータを動力源としたスタータ用ス
イッチに関する。

［従来の技術］ 従来より、例えば動力源として電動モータを用いたス
タータ用スイッチには、電源とスタータモータとの間に
設けられた接点を開閉するとともに、ピニオンを内燃機
関のリングギア側に前進または後進させるように、回転
しながら軸方向に変移する回転体と電動モータの駆動軸
との間に、回転体と駆動軸との連結を断続する電磁クラ
ッチを設けたものがある（特開昭62−150073号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前述のスタータ用スイッチにおいては、電
磁クラッチを用いているので、スペースを取ってしまい
外郭が大きくなってしまうという課題があった。

また、電磁クラッチは、電流を流して磁力を発生して
駆動軸と回転体とを連結して回転力を伝達するものであ
るため、スタータモータの作動中は電流を流す必要があ
る。このため、消費電流が大きいという課題があった。

さらに、電磁クラッチは、電流密度の高いものである
ため、すぐに温度上昇してしまうものである。このた
め、スタータモータを繰り返し作動させると、電磁クラ
ッチの温度上昇によって、抵抗が大きくなったりする等
の種々の悪影響により吸引力がなくなってしまう。よっ
て、電磁クラッチとしての役目を果たさなくなり、スタ
ータ用スイッチが作動不良となる可能性があった。

本発明は、小型化を図ることができ、消費電流が低減
できるとともに、スタータモータを繰り返し作動させて
も作動不良とならないスタータ用スイッチの提供を目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のスタータ用スイッチは、 駆動用モータに回転駆動される第１回転体と、 この第１回転体に常に連結して前記第１回転体の回り
を公転する第２回転体と、 前記第１回転体および前記第２回転体から離れて配設
され、前記第２回転体に連結したときのみ前記第２回転
体により回転駆動される第３回転体と、 前記第２回転体と前記第３回転体とが離れているとき
のみ前記第２回転体の回転運動を拘束する拘束手段を有
し、前記第１回転体の回りに前記第２回転体を公転させ
て前記第２回転体を前記第３回転体に連結させる連結手
段と、 前記第３回転体の回転運動により駆動され、電源とス
タータモータとの間に設けられた接点を開閉するととも
に、ピニオンを内燃機関のリングギア側に前進または後
進させる制御手段と を備えた技術手段を採用した。

［作用］ 駆動用モータにより第１回転体が回転駆動されると、
第１回転体に常に連結している第２回転体が第１回転体
の回転方向と逆方向に回転しようとする。ところが、未
だ第２回転体と第３回転体とが離れているので、拘束手
段によって第２回転体の回転運動が拘束されている。こ
のため、第２回転体は、連結手段によって第１回転体の
回りを第２回転体が第１回転体の回転方向に公転して第
３回転体に連結する。

第２回転体に連結した第３回転体は、第２回転体が回
転することによって第２回転体により回転駆動される。
よって、電磁クラッチを使用することなく制御手段を駆
動することが可能となる。

そして、制御手段は、ピニオンを内燃機関のリングギ
ア側に前進させてリングギアに噛み合わせ、電源とスタ
ータモータとの間に設けられた接点を閉じてスタータモ
ータを通電することによりスタータモータが回転してピ
ニオンを回転駆動して内燃機関を始動させる。

また、駆動用モータの回転が停止すると、ピニオンギ
アがリングギア側から後退するため、制御手段によって
第３回転体が逆に駆動される。このとき、第３回転体
は、第２回転体に回転駆動されるときと逆方向に回転す
る。このため、第２回転体は、第３回転体から逆回転方
向の回転力を受けるので、連結手段によって第３回転体
から離れる方向に公転する。よって、第２回転体と第３
回転体とが離れるので、駆動用モータが逆方向に回転駆
動されることはない。

［発明の効果］ スタータ用スイッチに電磁クラッチを用いていないの
で、スペースを取らず外郭を小さくできるため、スター
タ用スイッチを小型化できる。また、消費電流を減少さ
せることができるので、電源の容量を小さくすることが
できる。

そして、駆動用モータの回転力が第１回転体および第
２回転体を介して確実に第３回転体に伝達されるので、
スタータモータを繰り返し作動させても温度上昇もな
く、スタータ用スイッチが作動不良とならない。

［実施例］ 本発明のスタータ用スイッチを第１図ないし第７図に
示す一実施例に基づき説明する。

第１図ないし第４図はスタータ用スイッチの全体構成
を示す図である。

スタータ用スイッチ１は、スタータモータのアーマチ
ェア11の回転が伝達されるピニオン（図示せず）を内燃
機関のリングギア（図示せず）に噛み合わせるととも
に、電源としてのバッテリ12からスタータモータのアー
マチェア11への通電および通電の停止を制御するもので
ある。

このスタータ用スイッチ１は、制御機構２、アース短
絡スイッチ３、電動モータ４、太陽歯車５、遊星歯車
６、従動歯車７およびキャリア８を備える。

制御機構２は、ラックギア20、ピニオン駆動機構（図
示せず）、ラックギア21および接点開閉機構22から構成
される。

ラックギア20は、従動歯車７に常に歯合する複数の歯
部23を軸方向に列設している。このラックギア20は、ピ
ニオン駆動機構を駆動するものであって、従動歯車７が
図示右回転した際に図示左方向に変移する。

ピニオン駆動機構は、ドライブレバー（図示せず）、
リターンスプリング（図示せず）等から構成され、ラッ
クギア20が図示左方向に変移すると、スタータモータの
アーマチュア11のシャフトの外周上を軸方向に摺動可能
に配設されたピニオンを内燃機関のリングギア側に向か
って押し出すものである。

ラックギア21は、従動歯車７に常に歯合する複数の歯
部24を軸方向に列設している。このラックギア21は、接
点開閉機構22を駆動するものであって、従動歯車７が図
示右回転した際に図示右方向に変移する。

接点開閉機構22は、可動接点25、固定接点26、コンタ
クトスプリング27およびリターンスプリング28から構成
されている。

可動接点25は、ラックギア21の図示右端部の外周上に
摺動自在に連結され、ラックギア21の軸方向の変移に伴
って軸方向に往復変移する。

固定接点26は、一方がキースイッチ９に接続され、他
方がスタータモータのアーマチュア11に接続されてい
る。

可動接点25により固定接点26を閉じた場合には、スタ
ータモータのアーマチュア11に電流が供給される。可動
接点25により固定接点26を開いた場合には、スタータモ
ータのアーマチュア11への電流の供給が遮断される。

コンタクトスプリング27は、可動接点25が固定接点26
を閉じた際に可動接点25に固定接点26への接触圧を付与
するものである。

リターンスプリング28は、可動接点25が固定接点26を
閉じているときラックギア21が図示左方向に変移した際
に可動接点25を固定接点26から離間させるものである。

アース短絡スイッチ３は、可動接点31、固定接点32お
よびリターンスプリング33を有する。

可動接点31は、キャリア８に駆動されるとともに、ス
タータモータのアーマチュア11と接点開閉機構22の固定
接点26との間に接続されている。固定接点32は、アース
に接続されている。リターンスプリング33は、可動接点
31を固定接点32から離間する方向に付勢する。

電動モータ４は、本発明の駆動用モータであって、例
えばマルチモータが使用される。この電動モータ４は、
キースイッチ９を介してバッテリ12に接続され、通電さ
れると駆動軸41が矢印ａ方向に回転して太陽歯車５を回
転駆動する。

太陽歯車５は、本発明の第１回転体であって、電動モ
ータ４の駆動軸41の端部外周に配設され、キャリア８に
回転自在に支持されている。この太陽歯車５は、外周面
の全周に渡って複数の歯部51が形成されており、電動モ
ータ４により矢印ａ方向に駆動されると遊星歯車６を矢
印ｂ方向に回転駆動する。

遊星歯車６は、本発明の第２回転体であって、キャリ
ア８に回転自在に支持され、電動モータ４の駆動軸41を
中心にして太陽歯車５の回りを公転する。この遊星歯車
６は、外周面の全周に渡って太陽歯車５の複数の歯部51
に常に歯合する複数の歯部61を形成している。

従動歯車７は、本発明の第３回転体であって、太陽歯
車５および遊星歯車６から離れた位置で、しかも遊星歯
車６の公転範囲内に配設されている。この従動歯車７
は、遊星歯車６の複数の歯部61に常に歯合する複数の歯
部71、ラックギア20の複数の歯部23に常に歯合する複数
の歯部72、およびラックギア21の複数の歯部24に常に歯
合する複数の歯部73を有し、回転軸74を中心に回転す
る。

また、複数の歯部71、複数の歯部72および複数の歯部
73は、複数の歯部71、複数の歯部72および複数の歯部73
の順に径が小さくされている。また、従動歯車７は、複
数の歯部71が遊星歯車６の複数の歯部61に歯合したとき
のみ遊星歯車６により駆動され、ラックギア20、21の軸
方向の位置を変移させる。

回転軸74は、固定部材（図示せず）に回転自在に支持
されている。

キャリア８は、本発明の連結手段であって、２つのウ
ェーブワッシャ81を有し、複数の側壁82、83および回転
軸84から構成される。

キャリア８は、駆動軸41を中心にして太陽歯車５の回
りに遊星歯車６を矢印ｃ方向に公転させて複数の歯部6
1、71同士を歯合させるものである。また、キャリア８
は、電動モータ４の駆動軸41および回転軸64をそれぞれ
回転自在に支持するとともに、複数の側壁82、83間に太
陽歯車５および遊星歯車６を回転自在に配設している。
キャリア８の図示上端部には、アース短絡スイッチ３の
可動接点31を駆動する突起部85が形成されている。この
突起部85は、可動接点31に接触するとリターンスプリン
グ33の付勢力に打ち勝って可動接点31を固定接点32側に
変移させる。回転軸84の外周には、遊星歯車６が固定さ
れている。

２つのウェーブワッシャ81は、本発明の拘束手段であ
って、複数の側壁82、83と遊星歯車６との間にそれぞれ
配設され、遊星歯車６の複数の歯部61と従動歯車７の複
数の歯部71とが歯合していないときに遊星歯車６に摩擦
力を付与して遊星歯車66の自転を拘束する。

本実施例のスタータ用スイッチ１の作動を第１図ない
し第７図に基づき説明する。

キースイッチ９が閉じられることにより、電動モータ
４が通電され駆動軸41が回転する。この駆動軸41の回転
により太陽歯車５が矢印ａ方向に回転して遊星歯車６を
矢印ｂ方向に回転させようとする。ところが、第１図お
よび第２図に示すように、遊星歯車６の複数の歯部61と
従動歯車７の複数の歯部71とが歯合していない、つまり
遊星歯車６が自由状態にあっては遊星歯車６に２つのウ
ェーブワッシャ81によってキャリア８の複数の側壁82、
83との間で摩擦力が付与されている。このため、遊星歯
車６は自転しないでキャリア８が駆動軸41を中心にして
矢印ｃ方向に旋回し、遊星歯車６が太陽歯車５の回りを
公転する。

キャリア８の旋回運動によって、第３図および第５図
に示すように、遊星歯車６が従動歯車７に接触して複数
の歯部61、71同士が噛み合う。

遊星歯車６が従動歯車７に接触すると、キャリア８は
これより駆動軸41を中心に旋回できない。しかも、遊星
歯車６の複数の歯部61は常に太陽歯車５の複数の歯部51
に噛み合っているので、遊星歯車６は太陽歯車５から回
転力を受け２つのウェーブワッシャ81の摩擦力に打ち勝
って自転を開始する。

したがって、太陽歯車４の矢印ａ方向の回転が遊星歯
車６の矢印ｂ方向の回転を経て従動歯車７の矢印ｄ方向
の回転として伝達される。このため、従動歯車７の外周
面に複数の歯部71とともに形成された複数の歯部72、73
も矢印ｄ方向に回転する。このとき、複数の歯部23が複
数の歯部72と常に噛み合っているラックギア20が図示左
方向に駆動され、ドライブレバーがピニオンを内燃機関
のリングギア側に押し出す。このため、ピニオンがリン
グギアに噛み込む。

また、複数の歯部24が複数の歯部73と常に噛み合って
いるラックギア21が図示右方向に駆動され、可動接点25
か固定接点26側に変移して可動接点25が固定接点26を閉
じる。このため、スタータモータのアーマチュア11通電
されるので、アーマチュア11が回転してピニオンを回転
させ、内燃機関を始動する。

なお、このとき、キャリア８には、遊星歯車６からウ
ェーブワッシャ81の摩擦力により矢印ｃ方向に旋回させ
る力が作用しているので、遊星歯車６が従動歯車７に押
し付けられる。さらに、噛み合い状態においては、第６
図に示すように、太陽歯車５から遊星歯車６に対して矢
印G1の反力が作用し、しかも従動歯車から遊星歯車６に
対して矢印G2の反力が作用している。このため、矢印G1
の反力た矢印G2の反力との合力Ｇの水平分力G0により遊
星歯車６は従動歯車７に押し付けられる。したがって、
このような遊星歯車６の複数の歯部61と従動歯車７の複
数の歯部71との歯合状態時には、遊星歯車６と従動歯車
７とが離れることはない。

第５図に示すような遊星歯車６の複数の歯部61と従動
歯車７の複数の歯部71との歯合状態のときに、内燃機関
が始動することによって、キースイッチ９を開いた場
合、電動モータ４の通電が停止することにより駆動軸41
の回転が停止する。

このとき、ドライブレバーがリターンスプリングの反
力により初期位置に戻されるため、ラックギア20が図示
右方向に移動する。同時に、リターンスプリング28の反
力によりラックギア21が図示左方向に移動する。このた
め、第７図に示すように、ラックギア20、21の複数の歯
部23、24に常に噛み合っている複数の歯部72、73から従
動歯車７が矢印ｅ方向に回転力を受けることによって、
従動歯車７が矢印ｅ方向に回転する。

そして、未だ遊星歯車６の複数の歯部61と従動歯車７
の複数の歯部71とが噛み合っているので、従動歯車７は
遊星歯車６を矢印ｆ方向に回転させようとする。しかし
ながら、遊星歯車６にはキャリア８に対してウェーブワ
ッシャ81を介して摩擦力が付与されているので、遊星歯
車６は自転しないでキャリア８が駆動軸41を中心にして
矢印ｇ方向に旋回する。このため、遊星歯車６は、従動
歯車７から離れるため、従動歯車７の矢印ｅ方向の回転
力は太陽歯車５に伝達されない。

また、このような遊星歯車６が従動歯車７から離れる
際には、第４図および第７図に示すように、キャリア８
の突起部85がアース短絡スイッチ３の可動接点31をリタ
ーンスプリング33の付勢力に打ち勝って図示上方に押圧
して固定接点32を閉じる。このため、スタータモータの
アーマチュア11には、アース短絡回路が構成されるた
め、スタータモータに発生する逆起電力による電流がア
ース短絡スイッチ３を介してアースに速やかに流れ、ス
タータモータのアーマチュア11の惰性回転を瞬時に止め
ることができる。

以上のように、スタータ用スイッチ１に電磁クラッチ
を用いることなく遊星歯車６と従動歯車７とをキースイ
ッチ９の開閉に応じて係脱することができる。このた
め、スペースを取らず外郭を小さくできるのでスタータ
用スイッチ１を小型化できる。また、電磁クラッチが消
費する分だけ消費電流を減少させることができるので、
バッテリ12の容量を小さくすることができる。

さらに、電動モータ４の駆動軸41から太陽歯車５、遊
星歯車６を介して従動歯車７に回転力が伝達されるの
で、スタータモータのアーマチュア11を繰り返し作動さ
せても温度上昇もなく、しかもスタータ用スイッチ１が
作動不良となることはない。

（変形例） 本実施例では、従動歯車と制御機構とを直列連結した
が、従動歯車と制御機構とを間接的に連結しても良い。

本実施例では、拘束手段としてウェーブワッシャを遊
星歯車とキャリアとの間に配設したが、板ばねや合成ゴ
ムなどのばね部材等を遊星歯車とキャリアとの間に配設
しても良い。また、拘束手段としては、遊星歯車に形成
された溝、穴または突起など係止部に係止する係止手段
を用いても良い。但し遊星歯車と従動歯車とが歯合した
際に係止手段が遊星歯車の回転方向の運動が可能なよう
に係止部を解放するものに限られる。

さらに、連結手段の旋回方向は本実施例と逆方向でも
良いが、第１回転体と第２回転体の回転方向は本実施例
と逆方向となる。

本実施例では、２つのラックギアによりピニオン駆動
機構と接点開閉機構とをそれぞれ駆動したが、１つのラ
ックギアによりピニオン駆動機構と接点開閉機構との両
方を駆動しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明のスタータ用スイッチを示
す一実施例である。 第１図はスタータ用スイッチの全体構成を示す概略図、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図および第４図は
スタータ用スイッチの電気回路図、第５図ないし第７図
は作動説明図である。 図中 １……スタータ用スイッチ、２……制御機構（制御手
段）、４……電動モータ（駆動用モータ）、５……太陽
歯車（第１回転体）、６……遊星歯車（第２回転体）、
７……従動歯車（第３回転体）、８……キャリア（連結
手段）、11……スタータモータのアーマチュア、12……
バッテリ（電源）、81……ウェーブワッシャ（拘束手
段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02N 11/00 H01H 3/00 F02N 15/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）駆動用モータに回転駆動される第１
   回転体と、 （ｂ）この第１回転体に常に連結して前記第１回転体の
   回りを公転する第２回転体と、 （ｃ）前記第１回転体および前記第２回転体から離れて
   配設され、前記第２回転体に連結したときのみ前記第２
   回転体体により回転駆動される第３回転体と、 （ｄ）前記第２回転体と前記第３回転体とが離れている
   ときのみ前記第２回転体の回転運動を拘束する拘束手段
   を有し、 前記第１回転体の回りに前記第２回転体を公転させて前
   記第２回転体を前記第３回転体に連結させる連結手段
   と、 （ｅ）前記第３回転体の回転運動により駆動され、電源
   とスタータモータとの間に設けられた接点を開閉すると
   ともに、ピニオンを内燃機関のリングギア側に前進また
   は後進させる制御手段と を備えたスタータ用スイッチ。