CN101877292B - 辅助旋转式起动机的电磁开关 - Google Patents

Abstract

在已有技术的辅助旋转式起动机的电磁开关中，为了不减小吸引线圈的电阻而减少安培匝数，将吸引线圈加粗并增加线匝数，并进一步采用反向卷绕，因此存在由于导体体积的增大和反向卷绕的结构而导致组装性及操作性较差、生产性恶化的问题。本发明的目的在于提供一种辅助旋转式起动机的电磁开关，在柱塞由于吸引线圈及保持线圈的通电所产生的磁引力而移动的区域的磁路上的、柱塞的外周和线圈架内径间的空隙部配置磁分流用芯子，使其一端与壳体的另一端侧相抵接，另一端隔着空隙与芯子端部相对。

Description

辅助旋转式起动机的电磁开关

技术领域

本发明涉及用于启动发动机的辅助旋转式起动机的电磁开关。

背景技术

在已有的辅助旋转式起动机的电磁开关中，已知有：作为线圈绕线而使用吸引线圈和保持线圈这两类线圈，上述吸引线圈产生通过杠杆(lever)而与小齿轮相连接的柱塞的磁吸力，上述保持线圈产生在吸引后保持柱塞的磁保持力，在利用起动机启动发动机时，在电磁开关的接点闭合前的期间产生使起动电动机缓慢旋转的辅助旋转力，压出小齿轮，同时利用辅助旋转力来使小齿轮与环形齿轮(齿圈)平滑地啮合。

图3示出了这样的已有的辅助旋转式起动机的剖视图，下面根据该图对这种起动机的整体结构进行说明。在图中，对发动机(未图示)施加启动力的辅助旋转式起动机1采用以下结构：即，用减速部4对电动机2中包括的电枢3的旋转力进行减速并高转矩化，通过离合器5安装于输出轴6的小齿轮7由上述电动机2进行驱动而旋转。

再有，在辅助旋转式起动机1中，电磁开关8是一体构成的，通过向该电磁开关8的吸引线圈9和保持线圈10进行通电而在柱塞11中产生图中A方向的吸引力，由于该吸引力，与上述柱塞11卡合的杠杆12的上端12a向图中左侧的方向移动、其下端向图中右侧的方向移动，因此，对离合器5、输出轴6小齿轮7施加向图中右侧方向移动的力。由此，小齿轮7向要和发动机的环形齿轮13啮合的轴方向移动。

图4是启动电路的电气接线图，在图中，辅助旋转式起动机1由电动机2和电磁开关8构成。电池31的正极一侧与电磁开关8的端子28相连接，负极一侧接地。对向电磁开关8的端子30的通电进行开关的辅助开关32包括：与电池31相连接的端子33、与端子30相连接的端子34、以及对该端子33和端子34的开关进行控制的线圈35。线圈35的一端端子36通过按键开关37与电池31的正极一侧相连接，线圈35的另一端接地。

在图4中，若为了启动发动机而闭合按键开关37，则辅助开关32的线圈35通电，端子33和端子34之间成为闭路，从电池31经由吸引线圈9的第一线圈15及第二线圈16向电动机2通电。另外，同时也从端子30向保持线圈10通电。吸引线圈9的第一线圈15、第二线圈16、以及保持线圈10通电，对柱塞11产生吸引力，柱塞11一边压缩复位弹簧26一边向图3的A方向移动，小齿轮7通过杠杆12向环形齿轮13侧(B方向)移动。

此时，若小齿轮7和环形齿轮13啮合，则柱塞11进一步移动直至与芯子18的端面抵接，可动接点25与固定接点28a、29a抵接，电动机2从电池31进行直接通电，产生通常的旋转力矩，小齿轮7驱动环形齿轮13旋转，向发动机施加启动的力。在可动接点25与固定接点28a、29a抵接时，端子29和端子30之间大致为相同电位，因此在吸引线圈9的第一线圈15、第二线圈16中不流过电流，仅利用保持线圈10的吸引力来将柱塞11保持在与芯子18的端面抵接的位置。

启动后，若断开按键开关37，则不向线圈35通电，端子33和端子34之间被断路，不向端子30施加电压。因而，保持线圈10的吸引力消失，柱塞11利用复位弹簧26来复位到图3的状态，小齿轮7也利用与柱塞11卡合的杠杆12来从环形齿轮13脱离。同时，可动接点25也复位到图3的状态，结束向电动机2的通电。

另外，尽管进行上述的动作，但通过将上述吸引线圈9的第二线圈16和保持线圈10以相同方向卷绕在线轴14的周围、将第一线圈15以与第二线圈16、保持线圈10相反的方向卷绕在线轴14的周围，从而在可动接点25复位到图3的状态时，例如，即使由于电动机2的惯性旋转而在端子29中产生极小的发电电压，在从端子29经由第二线圈16、第一线圈15、保持线圈10的串联电路中流过电流，也能不对柱塞11产生吸引力而使其可靠地复位到图3的状态。

例如，在从端子29来看上述串联电路的情况下，对于电流的流过方向，第一线圈15的匝数为100匝，第二线圈16的匝数为20匝，保持线圈10的匝数为80匝，卷绕方向相同的第二线圈16和保持线圈10的总的匝数为100匝，卷绕方向为反方向的第一线圈15的匝数也为100匝，由于它们是串联电路、流过相同的电流，因此磁通被抵消而不产生吸引力，小齿轮7能利用复位弹簧26迅速地复位。

接着，在小齿轮7的端面7a和环形齿轮13的端面13a抵接而未啮合的情况下，柱塞11向A方向的移动由于端面7a和端面13a的抵接而在途中停止，利用通过向吸引线圈9的第一线圈15及第二线圈16以及保持线圈10进行通电而对柱塞11产生的吸引力，小齿轮7的端面7a通过杠杆12对环形齿轮13的端面13a产生B方面的按压力。在该状态下，对柱塞11产生的吸引力是由以下的力合成的：即，由吸引线圈9的第一线圈15和第二线圈16产生的吸引力、及由保持线圈10产生的吸引力。

由于从端子30看来吸引线圈9的第一线圈15和第二线圈16的卷绕方向为相反方向，吸引线圈9的第一线圈15和保持线圈10的卷绕方向为相同方向，因此，对于柱塞11，第二线圈16起到抑制由第一线圈15和保持线圈10所产生的吸引力的作用。

在该状态下，由于流过吸引线圈9的电流所产生的强吸引力，在小齿轮7中产生对环形齿轮13的强按压力，电动机2需要产生可以克服由该按压力所引起的摩擦而使小齿轮7旋转的旋转力。为了增加小齿轮7的旋转力，可以考虑减小吸引线圈9的电阻值，从而使电动机2通电的电流增大，但是为了减小吸引线圈9的电阻值，若不改变吸引线圈9的匝数而增大线径，则吸引力进一步增大，按压力增大，因而，小齿轮7的旋转力增大的效果减小。

另外，为了减小吸引线圈9的电阻值，若不改变吸引线圈9的线径而减少匝数，则吸引线圈9的热容量降低、耐热性降低，且伴随着吸引线圈9的匝数的减少，还需要变更保持线圈10的规格。另一方面，为了抑制柱塞11的吸引力、使按压力降低、从而使小齿轮7的旋转变得容易，若增大吸引线圈9的电阻值，则向电动机2的通电电流减少，电动机2的旋转力减小，小齿轮7的旋转力也减小。若小齿轮7的旋转力减小，则在小齿轮7或环形齿轮13中有磨耗或伤痕的情况下，由于小齿轮7不旋转而可能产生不啮合，因此需要向小齿轮7提供一定程度的旋转力，因而最好不要过度增大吸引线圈9的电阻值。

另外，由吸引线圈9所产生的吸引力是由保持线圈10所产生的吸引力的例如10倍以上，相应地，吸引线圈9的发热也大。在上述的方式中，第一线圈15的匝数是100匝，与第一线圈15沿相反方向进行卷绕的第二线圈16的匝数是20匝，并将它们串联连接而成，因而与例如仅由第一线圈15来构成吸引线圈9、线径相同而匝数为120匝的情况进行比较，则吸引线圈9的电阻值相同，小齿轮7的旋转力和吸引线圈9的耐热性并未降低，而吸引力为80/120，即2/3，能使按压力降低，因此小齿轮7能容易地旋转。

此时，在小齿轮7的端面7a和环形齿轮13的端面13a相抵接但未发生啮合的情况下，由于对上述柱塞11产生的吸引力，在小齿轮7中产生按压环形齿轮13的按压力(图中的B方向)，在这个状态下，由于与吸引线圈9串联连接的电动机2通过吸引线圈9被通电而产生旋转力，因此向小齿轮7作用旋转力，在小齿轮7旋转而与环形齿轮13啮合时，电动机2不通过吸引线圈9而进行通常的通电，辅助旋转式起动机1向发动机施加启动的力。

然而，在上述的已有结构中，由于需要在吸引线圈9中流过使柱塞的磁吸力和起动电动机的辅助旋转力并存的辅助旋转电流，因此若为了确保辅助旋转力而增大辅助旋转电流，则磁吸力增大，且对小齿轮的按压力增大，对于安装了排量大的发动机和启动频率增大的怠速停止系统的车，其结果是小齿轮和环形齿轮的损伤变大。

因此，为了不变更辅助旋转电流而变更绕线规格、为了不减小吸引线圈的电阻而减少安培匝数，将吸引线圈加粗来增加线匝数，并进一步使用进行反向卷绕的低吸引力的规格。

专利文献1：日本专利特开2005-163737号公报

在已有技术的辅助旋转式起动机的电磁开关中，需要在吸引线圈中流过使柱塞的磁吸力和起动电动机的辅助旋转力并存的辅助旋转电流，为了确保辅助旋转力，磁吸力增大，小齿轮的按压力增大，其结果是小齿轮和环形齿轮的损伤变大。

另外，关于低吸引力规格，需要不变更辅助旋转电流而变更绕线规格，为了不减小线圈电阻而降低安培匝数，需要使线圈变细并减少线匝数，或者将线圈加粗并增加线匝数、并进行反向卷绕。在使线圈变细的情况下，由于导体体积减少而导致辅助旋转电流不变，因此耐热性恶化，在将线圈加粗的情况下，存在由于导体体积增大而引起绕线空间增大、从而导致组装操作性恶化的问题。

发明内容

本发明所涉及的辅助旋转式起动机的电磁开关包括：壳体，上述壳体构成电磁开关的外廓并形成磁路；芯子，上述芯子固定于上述壳体的一端侧；柱塞，上述柱塞与上述芯子隔着空隙相对，向上述壳体的另一端侧突出移动；以及线圈架，上述线圈架以包围上述芯子及柱塞的一部分的形态配置在上述壳体内，并卷绕有吸引线圈和保持线圈，其特征在于，在上述线圈架的一部分内径侧的与柱塞不接触的位置上配置有磁分流用芯子，上述磁分流用芯子对从上述柱塞通过空隙而向着芯子的磁通的一部分进行分流。

根据该发明，由于使柱塞向芯子一侧移动的磁吸力产生的磁通的一部分从磁分流用芯子经由空隙13而流向芯子，因此即使是没有进行反向卷绕的已有的安培匝数的电磁开关，也可降低对柱塞产生的磁吸力，且降低小齿轮对环形齿轮端面的按压力，从而能得到小齿轮和环形齿轮的啮合性良好、且啮合耐久性及生产性良好的辅助旋转式起动机。

附图说明

图1是本发明实施方式1的辅助旋转式起动机的电磁开关的剖视图。

图2是表示本发明实施方式2的电磁开关的绕线结构的局部剖视图。

图3是已有的辅助旋转式起动机的整体结构图。

图4是已有的辅助旋转式起动机的启动电路的电气接线图。

(标号说明)

8电磁开关

9吸引线圈

10保持线圈

11柱塞

13空隙

14线圈架

14a阶梯部

18芯子

21壳体

22、23空隙

25可动接点

26磁分流用芯子

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的辅助旋转式起动机的电磁开关的结构图。图1的电磁开关8采用以下结构：即，包括：壳体21，上述壳体构成电磁开关8的外廓并形成磁路；芯子18，上述芯子固定于上述壳体21的一端侧；柱塞11，上述柱塞隔着空隙23与上述芯子18相对，向上述壳体21的另一端侧突出移动；线圈架14，上述线圈架包围上述芯子18及柱塞11的一部分而配置于上述壳体21内，卷绕有吸引线圈9和保持线圈10。

本发明的辅助旋转式起动机的电磁开关的特征在于，在上述线圈架14的一部分内径侧的不接触柱塞11的位置上设置有磁分流用芯子26，上述磁分流用芯子26对从上述柱塞11通过空隙23而向着芯子18的磁通的一部分进行分流。线圈架14是阶梯线圈架，其内径在芯子18的端部附近形成的阶梯部14a变化为2级。即，线圈架14包括大直径部14b和小直径部14c，上述大直径部14b是在壳体21的后端侧容纳有磁分流用芯子26的径向厚度的凹部，上述小直径部14c和芯子18的外周相接触。

磁分流用芯子26由圆筒状的磁性材料构成，以确保其在柱塞11的外周侧与柱塞11之间有空隙22、并在其与芯子18之间形成空隙13的形态，将磁分流用芯子26配置在卷绕着吸引线圈9和保持线圈10的线圈架14的内周侧、柱塞11的外周侧，使其一端与壳体21的后端侧相抵接，另一端隔着上述空隙与芯子18端部相对。即，采用以下结构：磁分流用芯子26由线圈架14的内周部来定位周向，并被线圈架14的阶梯部14a按压而固定于壳体21的内侧端面。

此外，采用磁分流用芯子26的径向厚度为柱塞11的直径的5至20％的结构。

接着，参照说明已有装置的图4的电气接线图来对本发明的辅助旋转式起动机的电磁开关的动作进行说明。

为了启动发动机，通过闭合按键开关37而从电池31向电磁开关8的吸引线圈9和保持线圈10供电。流过保持线圈10的电流在此之后流向接地，流过吸引线圈9的电流通过端子29而被提供给起动电动机2，并向电动机2提供辅助旋转力。

接着，通过向吸引线圈9及保持线圈10供电，在从芯子18经由壳体21、空隙22、柱塞11、空隙23而返回芯子18的磁路径，及从壳体21开始分岔、经由磁分流用芯子26、空隙23而返回芯子18的磁路径中产生磁通，利用在柱塞11和芯子18之间起作用的磁吸力的作用，柱塞11向芯子18一侧移动，伴随着柱塞11的移动，通过图3所示的杠杆12而与柱塞11的后端部11a相连接的小齿轮7沿轴方向移动，利用上述辅助旋转力而与环形齿轮13的齿13a啮合。

通过如上所述地啮合，小齿轮7被进一步进行压出，且柱塞11向芯子18一侧移动，将固定于柱塞11的杆17的前端部所设有的可动接点25，与连接着作为外部电源的电池31的端子28的固定接点部28a和端子29的固定端子部29a电连接。通过与端子28和29电连接，吸引线圈9被短路，起动电动机2的驱动电流从电池31经由端子28、可动接点25、端子29而被提供给起动电动机2，进行用于启动发动机的转动动力输出轴。

根据上述结构，在图3所示的已有的辅助旋转式起动机的电磁开关中，从柱塞11经由空隙23而流向芯子18的磁通的一部分从壳体21经由磁分流用芯子26、空隙13向芯子18分岔，因此不需要对作为吸引线圈9及保持线圈10的绕线规格的电阻值和绕线方法进行变更，就能确保辅助旋转电流及辅助旋转力并降低柱塞11的磁吸力。

另外，由于能将柱塞11与芯子18抵接后的保持力确保为相同或者是以上，因此能得到低成本、组装性好且不会损伤小齿轮和环形齿轮的、啮合耐久性好的辅助旋转式起动机的电磁开关8。由于磁分流用芯子26的径向厚度为柱塞11的直径的5％至20％，因此不会由于厚度薄而无法发挥充分的磁分流功能，还可防止由于过厚而导致的电磁开关大型化。

另外，在磁分流用芯子26和芯子18之间构成空隙13，通过自由设定空隙13，可自由地操作柱塞11的磁吸力，从而可提供啮合耐久性更好的辅助旋转式起动机的电磁开关。

还有，磁分流用芯子26利用线圈架14来定位周向及轴向，从而可抑制零部件数目并可提供低成本、组装性良好的辅助旋转式起动机的电磁开关。

实施方式2

图2是本发明实施方式2的一部分的绕线结构图。在图2中，保持线圈10仅卷绕于线圈架14的阶梯部14a的小直径部14c侧，大直径部14b和保持线圈10的卷绕外径与吸引线圈9的线圈直径之差为吸引线圈9的线圈直径的1/2以下，吸引线圈9成列卷绕着保持线圈10的外周和线圈架14的大直径部。

根据该结构，能不浪费地使用电磁开关内部的空间，并且保持线圈10及吸引线圈9的卷绕操作也变得容易，可提供低成本、组装性良好且不会损伤环形齿轮和小齿轮的、啮合耐久性好的辅助旋转式起动机的电磁开关。

Claims (5)

1.一种辅助旋转式起动机的电磁开关，包括：

壳体，该壳体构成电磁开关的外廓并形成磁路；

芯子，该芯子固定于所述壳体的一端侧；

柱塞，该柱塞与所述芯子隔着空隙相对，并向所述壳体的另一端侧突出移动；以及

线圈架，该线圈架以包围所述芯子及柱塞的一部分的形态配置于所述壳体内，并卷绕有吸引线圈和保持线圈，

其特征在于，

在所述线圈架的一部分内径侧的与柱塞不接触的位置上配置有磁分流用芯子，该磁分流用芯子对从所述柱塞通过空隙向着芯子的磁通的一部分进行分流，且该磁分流用芯子比所述柱塞更朝所述一端侧突出。

2.如权利要求1所述的辅助旋转式起动机的电磁开关，其特征在于，

在柱塞由于吸引线圈及保持线圈的通电所产生的磁引力而移动的区域的磁路上的、柱塞的外周和线圈架内径间的空隙部配置磁分流用芯子，使该磁分流用芯子的一端与壳体的另一端侧相抵接，另一端隔着空隙与芯子端部相对。

3.如权利要求1所述的辅助旋转式起动机的电磁开关，其特征在于，

所述线圈架由阶梯线圈架构成，阶梯线圈架中的大直径部容纳有所述磁分流用芯子。

4.如权利要求1至3中任一项所述的辅助旋转式起动机的电磁开关，其特征在于，

磁分流用芯子由所述线圈架内径来定位圆周方向，并被所述线圈架的阶梯部按压而与壳体的内侧端面相抵接。

5.如权利要求3所述的辅助旋转式起动机的电磁开关，其特征在于，

将保持线圈卷绕在阶梯线圈架中的小直径部，将吸引线圈成列卷绕在所述保持线圈外周和对磁分流用芯子外周部定位的线圈架的大直径部。

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