CN105655200B - 用于起动器的电磁开关 - Google Patents

Abstract

一种用于起动器的电磁开关，包括线圈，所述线圈具有连接到供电侧的第一引线和连接到接地侧的第二引线，所述线圈经由所述第一引线和所述第二引线而被提供励磁电流，从而在起动器继电器接通时形成电磁铁。所述电磁开关还包括电涌抑制装置，所述电涌抑制装置在起动器继电器被从接通切换为断开时吸收一部分从所述线圈发出的能量，以使剩余部分的所述能量被施加到所述起动器继电器来使电弧电流在所述起动器继电器的触头之间流动。

Description

用于起动器的电磁开关

技术领域

本发明涉及一种安装在用于起动发动机的起动器上的电磁开关。

背景技术

一般地，安装在起动器上的电磁开关被配置成当起动器继电器被断开时以切断流过线圈的电流时，根据该线圈的电感，产生穿过所述线圈的反电动势。如果该反电动势被施加到该起动器继电器，由于会在该起动器继电器的触头之间产生电弧放电，因此，所述触头被磨损，从而使所述触头的寿命降低。特别是，对于设置有怠速停止功能的车辆的情况来说，由于触头的要求寿命是极其长的，因此，抑制这种电弧放电的产生来确保所述触头一定程度的寿命是至关重要的。

作为抑制这种电弧放电的措施，已知的是将二极管与所述线圈并联地连接来作为电涌吸收元件，如上所述，例如在日本专利申请公开第2011-222410号中。该二极管的阴极端子连接到位于该线圈的供电侧的一端。该二极管的阳极端子连接到位于该线圈的接地侧的另一端。因此，当该起动器继电器被断开以切断流过该线圈的电流时，因穿过该线圈的反电动势而产生的电流被该二极管所吸收，因而，能防止该反电动势被施加到所述起动器继电器。因而，能够抑制所述触头的磨损，以保证所述触头的必要寿命。

同时，已知的是，通过在所述触头之间过产生适当的电弧放电来烧掉粘附于所述触头的油或灰尘，从而清洁电磁继电器的触头的表面。然而，在上述将二极管作为电涌吸收元件与线圈并联连接这样的专利文件中所描述的电磁开关的情况下，由于穿过所述线圈的反电动势所产生的电流被该二极管吸收，而使所述起动器继电器的线圈之间的电弧放电变得非常小，因此，担心所述触头的表面不能被充分地清洁。

发明内容

示例性的实施例提供了一种用于起动器的电磁开关，包括：

线圈，所述线圈具有连接到供电侧的第一引线和连接到接地侧的第二引线，所述线圈经由所述第一引线和第二引线而被提供励磁电流，从而在起动器继电器接通时形成电磁铁；以及

电涌抑制装置，所述电涌抑制装置在起动器继电器被从接通切换为断开时吸收一部分从所述线圈发出的能量，以使剩余部分的所述能量被施加到所述起动器继电器来使电弧电流在所述起动器继电器的触头之间流动。

根据所述示例性的实施例，提供一种用于起动器的电磁开关，其能够抑制起动器继电器的触头的磨损，并且能够清洁所述触头的表面以增加所述触头的使用寿命。

本发明的其它优点和特征将从以下包括附图和权利要求书的说明变得显而易见。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明实施例的包括电磁开关的起动器的电路图。

图2是示出包括在所述电磁开关中的、根据第一示例的电涌抑制装置的结构的简图。

图3是示出根据第一示例的电涌抑制装置的变形例的结构的简图。

图4是说明根据第一示例的电涌抑制装置的效果的曲线图。

图5是示出包括在所述电磁开关中的、根据第二示例的电涌抑制装置的结构的简图。

图6是说明根据第二示例的电涌抑制装置的效果的曲线图。

图7是示出包括在所述电磁开关中的、根据第三示例的电涌抑制装置的结构的简图。

图8是示出根据第三示例的电涌抑制装置的变形例的结构的简图。

图9是说明根据第三示例的电涌抑制装置的效果的曲线图。

图10是示出包括在所述电磁开关中的、根据第四示例的电涌抑制装置的结构的简图。

图11是示出根据第四示例的电涌抑制装置的变形例的结构的简图。

图12是示出包括在所述电磁开关中的、根据第五示例的电涌抑制装置的结构的简图。

图13是说明包括在所述电磁开关中的根据第六示例的电涌抑制装置的效果的曲线图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例的包括电磁开关1的起动器2的电路图。起动器2用于起动具有怠速停止功能的汽车的发动机。怠速停止功能是通过例如当车辆停在十字路口处或是因交通堵塞停下时停止对发动机喷射燃油，从而自动停止发动机。如图1所示，起动器2包括：马达4，在从电池3处提供有电力时在所述马达4的电枢4a中产生旋转力；输出轴5，所述输出轴5被马达4驱动而旋转；小齿轮7，所述小齿轮7与安装在输出轴5上的离合器6一体配置；以及电磁开关1。

电磁开关1包括：螺线管SL1，所述螺线管SL1用于经由变速杆8将小齿轮7和离合器6向与马达相反的一侧(图1的左侧)推出；以及螺线管SL2，所述螺线管SL2用于打开和闭合设置在马达4的电流通路中的主触头(将在后面说明)。马达4的电流通路是用于从电池3向马达4供给电流的电源线。通过闭合和切断主触头来接通或断开流至马达4的电流。螺线管SL1包括：SL1线圈9，所述SL1线圈9卷绕在树脂制的绕线架上并且设置在框架(未示出)的第一端侧(图1中左侧端)；以及SL1柱塞10，所述SL1柱塞10能在SL1线圈9内轴向移动。所述框架兼作电磁开关1的外框架和螺线管SL1及SL2的磁路。

所述SL1线圈9与连接到SL1端子11的引线9a连接，并且与经由螺线管SL1的金属部件(未示出)接地的引线9b连接。所述金属部件形成螺线管SL1的磁路的一部分，并且与所述框架电接触。所述SL1端子11经由接触型SL1继电器12而连接到电池3，从而在SL1继电器12接通时从电池3供给励磁电流。所述SL1柱塞10包括：接头(未示出)，所述接头用于将SL1柱塞10的运动传递至变速杆8；以及驱动弹簧(未示出)，所述驱动弹簧用于存储反作用力以使小齿轮7与发动机(未示出)的齿圈13啮合。

螺线管SL2包括：SL2线圈14，所述SL2线圈4卷绕在树脂制的绕线架上并且设置在所述框架的第二端侧(图1中的右端侧)；以及SL2柱塞15，所述SL2柱塞15能在SL2线圈14内轴向移动。所述SL2线圈14与连接到SL2端子16的引线14a连接，并且与经由螺线管SL2的金属部件(未示出)接地的引线14b连接。所述金属部件形成螺线管SL2的磁路的一部分，并且与所述框架电接触。所述SL1线圈9的上述引线9b可连接到螺线管SL2的金属部件。所述SL2端子16经由接触型SL2继电器17连接到电池3，从而在SL2继电器17接通时从电池3供给励磁电流。

固定铁芯(未示出)设置在SL1柱塞10和SL2柱塞15之间，以便被螺线管SL1和SL2共用。固定铁芯在SL1线圈9被通电时因被磁化而吸引SL1柱塞10，并且在SL2线圈14被通电时因被磁化而吸引SL2柱塞15。在固定铁芯和SL1柱塞10之间配置有复位弹簧(未示出)，所述复位弹簧在停止对SL1线圈9供给励磁电流时将SL1柱塞10朝与固定铁芯相反的一侧推回。在固定铁芯和SL2柱塞15之间配置有复位弹簧(未示出)，所述复位弹簧在停止对SL2线圈14供给励磁电流时将SL2柱塞15朝与固定铁芯相反的一侧推回。

所述主触头由一对固定触头18和一可动触头19构成，其中，所述一对固定触头18分别经由两个端子螺栓连接到马达4的电流通路，所述可动触头19根据SL2柱塞15的运动而在所述固定触头18之间连接和断开连接。所述两个端子螺栓中的一个是与电池电缆20连接的B端子螺栓21。所述两个端子螺栓中的另一个是与从马达4引出的引线22连接的M端子螺栓23。它们被安装到电磁开关1的树脂盖(未示出)。该树脂盖被组装到所述框架以便关闭所述框架的开口部，所述开口部朝所述框架的第二端部侧敞开。树脂盖在其外周处被铆接并固定到所述开口部的端部。

螺线管SL1包括电涌抑制装置24，所述电涌抑制装置24在所述SL1继电器12从接通切换为断开时吸收一部分从SL1线圈9发出的能量。同样地，线圈SL2包括电涌抑制单元24，所述电涌抑制装置24在所述SL2继电器17从接通切换为断开时吸收一部分从SL2线圈14发出的能量。所述两个电涌抑制装置24中的一个在所述SL1端子11与所述金属部件之间与SL1线圈9并联连接。另一个抑制装置24在SL2端子16与所述金属部件之间与SL2线圈14并联连接。

接着，参照图2，对电涌抑制装置24的第一示例的结构进行说明。如图2所示，根据第一示例的电涌抑制单元24由二极管25和齐纳二极管26构成，其中，所述二极管25和所述齐纳二极管26的阳极彼此连接。所述二极管25的阴极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的供电侧。齐纳二极管26的阴极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的接地侧。

图3示出了电涌抑制单元24的第一示例的变形例的结构。如图3所示，在本变形例中，与图2所示的第一示例相比，二极管25被设置在接地侧，而齐纳二极管26被设置在供电侧。具体地，在本变形例中，二极管25和齐纳二极管26的阴极彼此连接，齐纳二极管26的阳极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的供电侧，而二极管25的阳极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的接地侧。

在此，SL1线圈9和SL2线圈14的供电侧为正电压侧，当SL1继电器12或SL2继电器17被接通时电流从所述正电压侧流至SL1线圈9或SL2线圈14，而接地侧是负电压侧，所述电流从所述负电压侧流出。但是，应当注意的是，当SL1继电器12或SL2继电器17被断开时，穿过SL1线圈9或SL2线圈14而产生的反电动势的极性在SL1线圈9或SL2线圈14的供电侧为负，而在SL1线圈9或SL2线圈14的接地侧为正。

接着，对起动器2的操作进行说明。

起动器2的操作由设置成用于执行所述怠速停止控制的ECU27所控制。ECU27能够根据当怠速停止操作已执行后发生发动机重启请求时的发动机转速，独立地对螺线管SL1和螺线管SL2进行控制。在下文中，对在发动机转速较低(例如低于400rpm)的情况下的起动器2的操作进行说明。ECU27响应于发动机重启请求的发生，比螺线管SL2更早地对螺线管SL1通电。具体地，ECU27比SL2继电器17更早地接通SL1继电器12。

当通过ECU27将SL1继电器12接通时，SL1端子11从电池3被提供电流，并且使连接到SL1端子11的SL1线圈9被通电。其结果是，SL1柱塞10被磁化后的固定铁芯吸引，以沿轴向方向朝第二端侧移动，从而使小齿轮7与离合器6一起通过变速杆8被朝与马达相反的一侧推出。当在小齿轮7的端面抵靠齿圈13的端面后，惯性旋转的齿圈13旋转到能与小齿轮7啮合的位置时，小齿轮7被储存在所述驱动弹簧中的反作用力推出，并且与齿圈13啮合。

当通过ECU27将SL2继电器17接通时，SL2端子16从电池3被提供电流，并且使连接到SL2端子16的SL2线圈14被通电。其结果是，SL2柱塞15被磁化后的固定铁芯吸引，以沿轴向方向朝第一端侧移动，从而使可动端子19抵靠所述一对固定触头18以闭合所述主触头。其结果是，马达4从电池3被供电，并且在电机4的电枢4a中产生旋转力。电枢4a的旋转力被传递到输出轴5，从而使输出轴5旋转。输出轴5的旋转通过离合器6被传递至小齿轮7。此时，由于小齿轮7已经与齿圈13啮合，因此，小齿轮7的旋转力被传递到齿圈17，以转动曲柄开动(crank)发动机。

如上所述的电磁开关1具有以下优点。螺线管SL1包括电涌抑制器件24的第一示例，其在SL1线圈9的供电侧和接地侧之间与SL1线圈9并联连接。电涌抑制装置24的第一示例被配置成当所述SL1继电器12从接通被切换为断开时吸收一部分从SL1线圈9发出的能量，从而使另一部分的所述能量被施加到SL1继电器12以使适当的电弧电流在SL1继电器12的触头之间流动。具体地，当SL1继电器12从接通被切换为断开时，由于反电动势以使SL1线圈9的接地侧为正而使SL1线圈9的供电侧为负的方式穿过SL1线圈9产生，因此，二极管25为正向偏置(forward-biased)，并且齐纳二极管26为反向偏置(reverse-biased)。

在施加到齐纳二极管26的阴极的电压高于齐纳电压时，电流沿从阴极到阳极的方向流过齐纳二极管26。也就是说，由于电流循环经过在SL1端子11和所述金属部件之间并联连接的SL1线圈9和电涌抑制装置24，因此，一部分从SL1线圈9发出的能量作为焦耳热被消耗。由于在所述电流如图4所示循环经过SL1线圈9和电涌抑制装置24时没有电弧电流在SL1继电器12的触头之间流动，因此，能够抑制所述触头的磨损来增加所述触头的寿命。顺便提及的是，图4中的双点划线示出了在没有设置电涌抑制装置24的情况下电弧电流的转变，也就是说，在从SL1线圈9发出的所有能量被施加到SL1继电器12的情况下电弧电流的转变。

此后，当施加到齐纳二极管26的阴极的电压下降到低于齐纳电压时，由于没有电流流过齐纳二极管26，因此，从SL1线圈9发出的能量的剩余部分被施加到SL1继电器12。其结果是，如图4所示，由于适当的电弧电流在SL1继电器12的触头之间流动，因此，能清洁所述触头表面。在此，“适当的电流”是指电流没有大到会促进SL1继电器的触头的磨损，但大到足以清洁触头表面，并且能够根据齐纳二极管26的齐纳电压加以调节。如上所述，针对螺线管SL1，说明了因设置电涌抑制装置24所带来的有利效果。不用说，对于螺线管SL2，能提供相同的有益效果。

接着，对电涌抑制装置24的其它示例进行说明。

第二示例：

根据第二示例的电涌抑制装置24由电阻器28组成，如图5所示，所述电阻器28在供电侧和接地侧之间与SL1线圈9或SL2线圈14并联连接。当SL1继电器12或SL2继电器17从接通被切换为断开时，因穿过SL1线圈9或SL2线圈14产生的反电动势而引起的电流会循环经过电阻器28和SL1线圈9或SL2线圈14。这种循环电流能够通过调节电阻器28的电阻来加以调节。

因而，一部分从SL1线圈9或SL2线圈14发出的能量被电阻器28消耗，剩余部分的所述能量被施加到SL1继电器12或SL2继电器17。其结果是，如图6所示，适当的电流在SL1继电器12或SL2继电器17的触头之间流动，能清洁所述触头表面。顺便提及的是，在图5所示的本示例中，当SL1继电器12或SL2继电器17接通时，暗电流会流过电阻器28。因此，在本示例中，当所述触头被闭合时，流过SL1继电器12或SL2继电器17的电流因暗电流而比图6所示的第一示例中的电流大。

第三示例：

根据第三示例的电涌抑制装置24由串联连接的电阻器28和二极管25组成。如图7所示，二极管25的阳极连接到电阻器28的一端，二极管25的阴极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的供电侧，而电阻器28的另一端连接到SL1线圈9或SL2线圈14的接地侧。图8示出根据第三实施例的电涌抑制装置24的变形例。在本变形例中，与图7所示的示例相比，二极管25被配置在接地侧而电阻器28被配置在供电侧。具体地，二极管25的阴极连接到电阻器28的一端，二极管25的阳极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的接地侧，而电阻器28的另一端连接到SL1线圈9或SL2线圈14的供电侧。与在第二示例同样地，在第三示例和第三示例的变形例中，当SL1继电器12或SL2继电器17从接通被切换为断开时，一部分从SL1线圈9或SL2线圈14发出的能量被电阻器28消耗，而剩余部分的所述能量被施加到SL1继电器12或SL2继电器17。

其结果是，如图9所示，由于适当的电流在SL1继电器12或SL2继电器17的触头之间流动，因此，能清洁所述触头表面。顺便提及的是，在图7和图8所示的示例中，由于在SL1继电器12或SL2继电器17接通时二极管25为反向偏置，因此，没有暗电流流过电阻器28。

第四示例：

如图10所示，根据第四示例的电涌抑制装置24由串联连接的第一齐纳二极管26a和第二齐纳二极管26b构成。具体地，第一齐纳二极管26a和第二齐纳二极管26b的阳极彼此连接，第一齐纳二极管26a的阴极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的供电侧，而第二齐纳二极管26b的阴极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的接地侧。

图11示出根据第四实施例的电涌抑制装置24的变形例。在本变形例中，与图10所示的示例相比，第一齐纳二极管26a被设置在接地侧，而第二齐纳二极管26b被设置在供电侧。具体地，第一齐纳二极管26a和第二齐纳二极管26b的阴极彼此连接，第一齐纳二极管26a的阳极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的接地侧，而第二齐纳二极管26b的阳极连接到SL1线圈9或SL2线圈14的供电侧。根据第四示例的电涌抑制装置24的结构与根据第一示例的结构相同，其中二极管25由齐纳二极管26取代。第四示例提供与由第一示例所提供的优点相似的优点。

第五示例：

如图12所示，根据第五示例的电涌抑制装置24由可变电阻器29组成，该可变电阻器29在供电侧和接地侧之间与SL1线圈9或SL2线圈14并联连接。该可变电阻器29相当于将彼此反向连接的两个齐纳二极管26与电容器并联连接后的结构。因此，第五示例提供与由第一或第四示例所提供的优点相似的优点。

第六示例：

根据第六示例的电涌抑制装置24的结构是，在第一、第四和第五示例中，每一个均另外设置有与其串联连接的电阻器28。根据第六示例，在SL1继电器12或SL2继电器17的触头之间流动的电弧电流，能够根据第一示例中说明的齐纳二极管26的齐纳电压或是电阻器28的电阻加以调节(参见图13)。因此，第六示例提供与由第一、第四或第五示例所提供的优点相似的优点。。

理所当然地，对上述实施例可以如下述地作出各种修改。根据上述实施方式的电磁开关1是包括两个螺线管的串联螺线管型开关。但是，电磁开关1可以是包括单个螺线管的开关，该单个螺线管被用于推出小齿轮7和打开/闭合所述主触头。在这种情况下，该螺线管是单线圈型螺线管，其中相同的线圈兼作用于吸引柱塞的吸引线圈和用于保持柱塞的保持线圈。

以上说明的优选实施例是本申请的发明的示例，而本发明由随附权利要求唯一描述。应理解，如本领域技术人员可进行的，可作出对所述优选实施例的修改。

Claims (5)

1.一种用于起动器的电磁开关，包括：

线圈，所述线圈具有连接到供电侧的第一引线和连接到接地侧的第二引线，所述线圈经由所述第一引线和所述第二引线而被提供励磁电流，从而在起动器继电器接通时形成电磁铁；以及

电涌抑制装置，所述电涌抑制装置在起动器继电器被从接通切换为断开时吸收一部分从所述线圈发出的能量，以使剩余部分的所述能量被施加到所述起动器继电器来使电弧电流在所述起动器继电器的触头之间流动，

所述电涌抑制装置具有二极管和齐纳二极管，其中，所述二极管和所述齐纳二极管耦合，以使所述二极管和所述齐纳二极管的阳极彼此连接、所述二极管的阴极连接到所述线圈的所述供电侧而所述齐纳二极管的阴极连接到所述线圈的所述接地侧；或者所述二极管和所述齐纳二极管的阴极彼此连接、所述齐纳二极管的阳极连接到所述线圈的所述供电侧而所述二极管的阳极连接到所述线圈的所述接地侧，

并且所述齐纳二极管具有规定的齐纳电压，所述齐纳电压被选择为确定在所述起动器继电器的触头间流动的所述电弧电流的量，所述规定的齐纳电压被选择为允许所述电弧电流流过，以在不促进所述触头磨损的情况下清洁所述起动器继电器的接触表面。

2.根据权利要求1所述的用于起动器的电磁开关，其特征在于，

所述电涌抑制装置具有电阻器，所述电阻器在所述供电侧和所述接地侧之间与所述线圈并联连接。

3.根据权利要求1所述的用于起动器的电磁开关，其特征在于，

所述电涌抑制装置具有电阻器和二极管，其中，所述电阻器和所述二极管耦合，以使所述二极管的阳极连接到所述电阻器的一端、所述二极管的阴极连接到所述线圈的所述供电侧而所述电阻器的另一端连接到所述线圈的所述接地侧；或者所述二极管的阴极连接到所述电阻器的一端、所述电阻器的另一端连接到所述线圈的所述供电侧而所述二极管的阳极连接到所述线圈的所述接地侧。

4.根据权利要求1所述的用于起动器的电磁开关，其特征在于，

所述电涌抑制装置具有第一齐纳二极管和第二齐纳二极管，其中，所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管耦合，以使所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管的阳极彼此连接、所述第一齐纳二极管的阴极连接到所述线圈的所述供电侧而所述第二齐纳二极管的阴极连接到所述线圈的所述接地侧；或者所述第一齐纳二极管和所述第二齐纳二极管的阴极彼此连接、所述第二齐纳二极管的阳极连接到所述线圈的所述供电侧而所述第一齐纳二极管的阳极连接到所述线圈的所述接地侧。

5.根据权利要求1所述的用于起动器的电磁开关，其特征在于，

所述电涌抑制装置具有可变电阻器，所述可变电阻器在所述供电侧和所述接地侧之间与所述线圈并联连接。