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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter zum Ein- und Ausschalten von Kontakten in einem elektrischen Schaltkreis.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einem Anlasser bzw. Starter zum Ankurbeln einer Verbrennungsmaschine, die in einem Automobilfahrzeug montiert ist, wird häufig ein elektromagnetischer Schalter verwendet, der zum Zuführen des Stromes zu einem Elektromotor dient, um einen Plungerkolbens zu bewegen, der ein Ritzel in eine Eingriffsposition mit einem Tellerrad der Maschine bringt. Ferner wird in
JP-A-2004-207134 ein elektromagnetischer Schalter offenbart, der lediglich einen Kontaktschalter eines Startermotors betreibt, ohne dabei ein Ritzel zu steuern.
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Ein wesentlicher Abschnitt des elektromagnetischen Schalters, der in
JP-A-2004-207134 offenbart ist, wird in der hier beigefügten
4 dargestellt. Bei diesem elektromagnetischen Schalter wird ein Plungerkolben
110 nach oben gegen eine Vorspannkraft einer Rückstellfeder bewegt, wenn eine Erregungsspule
100 erregt wird. Wenn die Erregungsspule
100 entregt wird, wird der Plungerkolben
110 durch die Rückstellfeder in seine ursprüngliche Position zurückgedrückt. Ein Pufferteil
130 (ein flexibles Teil, wie etwa ein Gummiteil), das auf einem Stopperteil
120 montiert ist, wird durch den Plungerkolben
110 getroffen, wenn dieser in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. Die Stosswucht und die Geräusche werden durch das Pufferteil absorbiert oder zumindest abgeschwächt.
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Unter bestimmten klimatischen Bedingungen kann das Pufferteil 130 jedoch klebrig werden und das untere Ende des Plungerkolbens haftet an dem Pufferteil 130 an. Wenn dies passiert, ist es nicht mehr möglich, den Plungerkolben 110 durch die magnetische Kraft der Erregungsspule 110 nach oben zu bewegen und der Startermotor kann nicht angetrieben bzw. angesteuert werden.
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Aus der
JP 2003-100 189 A ist eine Abdichtkontaktvorrichtung bekannt. Um eine Abdichtkontaktvorrichtung mit einer kleinen Außenabmessung bereitzustellen, wird effektiv ein nutzbarer Raum vorgesehen, der sowohl luftdicht als auch einfach herstellbar ist. Ein Bohrloch, das mit einem Innenraum kommuniziert, ist in einem oberen Randteil einer Abluftöffnung installiert. Die
JP 54-137 756 U offenbart eine magnetische Spulenvorrichtung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des zuvor erwähnten Problems geschaffen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten elektromagnetischen Schalter zu schaffen, bei welchem sichergestellt ist, dass der Plungerkolben nicht an dem Pufferteil kleben bleibt, während gleichzeitig sichergestellt ist, dass die Stosswucht des Plungerkolbens durch das Pufferteil abgeschwächt wird.
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Der elektromagnetische Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Öffnen und Schließen eines Hauptschalters verwendet, der elektrische Leistung an eine elektrische Vorrichtung, wie etwa einen Startermotor zum Ankurbeln einer Verbrennungsmaschine, zuführt. Der elektromagnetische Schalter enthält ein Schaltergehäuse, in welchem eine Erregungsspule angeordnet ist, einen Plungerkolben, der gleitend in einer inneren Öffnung der Erregungsspule angeordnet ist, eine Rückstellfeder zum Vorspannen des Plungerkolbens und zum Zurückstellen in seine ursprüngliche Position, ein Stopperteil, das an einem unteren Ende des Schaltergehäuses angeordnet ist, um die ursprüngliche Position des Plungerkolbens zu definieren, ein Pufferteil, das aus einem flexiblen Material, wie etwa Gummi, hergestellt ist und in einer Aussparung des Stopperteils angeordnet ist, sowie eine Platte, die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist und mit dem Pufferteil verbunden ist.
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Wenn die Erregungsspule erregt wird, wird der Plungerkolben durch eine magnetische Kraft, die in der Erregungsspule erzeugt wird, nach oben (in Zeichnungsrichtung) bewegt, und dabei wird der Hauptschalter geschlossen. Wenn die Erregungsspule entregt wird, wird der Plungerkolben durch eine Vorspannkraft der Rückstellfeder zurückbewegt, und dadurch der Hauptschalter wieder geöffnet. Das untere Ende des Plungerkolbens stößt bei einer Abwärtsbewegung des Plungerkolbens an die Platte, die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, wobei die Platte das Pufferteil abdeckt. Der Plungerkolben sitzt auf der Platte auf, nachdem er diese getroffen hat.
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Das Stopperteil ist mit dem Schaltergehäuse durch Angrenzen bzw. Berühren einer Berührungsoberfläche des Stopperteils mit der Bodenwand des Schaltergehäuses verbunden. Das Stopperteil weist eine Aussparung auf, in welcher das Pufferteil und die Platte angeordnet sind. Die Platte ist mit dem Pufferteil durch druckvolles Einfügen eines Mittelvorsprungs des Pufferteils in eine Mittelöffnung der Platte fest gekoppelt. Ein Außenumfangsabschnitt des Pufferteils wird zwischen dem Schaltergehäuse und dem Stopperteil dazwischenliegend gehalten. In dem Plungerkolben ist ein Hohlraum ausgebildet, so dass der Mittelvorsprung des Pufferteils in dem Hohlraum aufgenommen werden kann, wenn der Plungerkolben auf der Platte aufsitzt. Eine Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsöffnungen können in dem Pufferteil ausgebildet sein, so dass ein Kolbenraum unterhalb des Plungerkolbens mit einem Eckraum an der Bodenecke des Pufferteils verbunden ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Pufferteil mit einer Platte abgedeckt, welche von dem Plungerkolben getroffen wird, wenn der Plungerkolben in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. Die Stoßwucht und die Geräusche, die durch den Plungerkolben verursacht werden, werden durch das Pufferteil abgeschwächt, das aus einem flexiblen Material, wie etwa Gummi, hergestellt ist, und die Platte, die das Pufferteil abdeckt, verhindert, dass der Plungerkolben an dem Pufferteil kleben bleibt. Da außerdem die Platte aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, kann der Plungerkolben ohne weiteres von der Platte getrennt werden, ohne von ihr angezogen zu werden.
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Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht, die einen elektromagnetischen Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine Querschnittsansicht, die einen relevanten Abschnitt des elektromagnetischen Schalters in einer vergrößerten Ansicht darstellt;
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3A ist eine Draufsicht, die eine modifizierte Form eines Pufferteils zeigt, das in dem elektromagnetischen Schalter verwendet wird;
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3B ist eine Querschnittsansicht, die das Pufferteil, das in 3A gezeigt ist, darstellt; und
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4 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen elektromagnetischen Schalter zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Ein elektromagnetischer Schalter 1, der in 1 gezeigt ist, wird in einem Starter zum Ein- und Ausschalten eines Hauptschalters eines elektrischen Motors des Starters verwendet. Der Hauptschalter, der aus stationären Kontakten 11 und einem beweglichen Kontakt 10 aufgebaut ist, wird gemäß der Bewegung des Plungerkolben 3 ein- und ausgeschaltet. Der Plungerkolben 3 wird (in 1) nach oben gegen eine Vorspannkraft der Rückstellfeder 4 nach Erregung durch die Erregungsspule 2 bewegt. Der Plungerkolben 3 wird in seine ursprüngliche Position (die Position, die in 1 gezeigt ist) durch die Rückstellfeder 4 nach der Entregung der Erregungsspule 2 zurückgestellt. Die ursprüngliche Position des Plungerkolben 3 wird durch ein Stopperteil 5 definiert, das an einem Boden des elektromagnetischen Schalters 1 positioniert ist.
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Die Erregungsspule 2 ist um einen Spulenkörper 6 gewickelt und in einem Schaltergehäuse 7 angeordnet. Das Schaltergehäuse 7 ist in einer zylindrischen Form ausgeführt und weist eine Bodenwand 7a auf. In der Bodenwand 7a ist eine runde Öffnung ausgebildet, durch welche der Plungerkolben 3 sich bewegt. Die stationären Kerne 8, die zusammen mit dem Schaltergehäuse 7 einen magnetischen Kreis ausbilden, sind an einem oberen Ende (einem Ende, das der Bodenwand 7a gegenüberliegt) des Schaltergehäuses 7 angeordnet. Der Plungerkolben 3, das Schaltergehäuse 7 und die stationären Kerne 8 sind zum Ausbilden eines magnetischen Kreises aus einem magnetischen Material hergestellt.
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Der Plungerkolben 3 ist in einer Innenöffnung des Spulenkörpers 6 über eine dünne zylindrische Hülse 9, die dazwischenliegend angeordnet ist, gleitend angeordnet. Der Plungerkolben 3 bewegt sich in der zylindrischen Hülse 9 gleitend nach oben und unten. Der Plungerkolben 3 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und weist eine Hohlraum 3a auf, welcher sich zum Bodenende des Plungerkolben 3 öffnet. Die Rückstellfeder 4 ist zwischen den stationären Kernen 8 und dem Plungerkolben 3 angeordnet, um den Plungerkolben 3 nach unten vorzuspannen.
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Der bewegliche Kontakt 10 ist mit einem oberen Ende eines Stabs 12 über Isolationsteile 13 gekoppelt, und der Stab 12 ist mit dem Plungerkolben 3 verbunden. Der bewegliche Kontakt 10 wird durch eine Kontaktfeder 14 nach oben gegen einen Stopper 15 gedrückt, welcher an dem Stab 12 befestigt ist. Wenn der bewegliche Kontakt 10 nach oben getrieben wird, wird das Paar von stationären Kontakten 11 durch den beweglichen Kontakt 10 geschlossen. Einer der stationären Kontakte 11 ist an eine Anschlussschraube 16 befestigt, welche mit einem Batterieanschluss verbunden ist, und der andere der stationären Kontakte 11 ist an eine andere Anschlussschraube 17 befestigt, welche mit einem Anschluss des Startermotors verbunden ist. Ein Kontaktgehäuse 18 ist über eine Abdichtung 19 fest mit dem oberen Ende des Schaltergehäuses 7 verbunden.
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Das Stopperteil 5 ist aus einem nichtmagnetischen metallischen Material, wie etwa Aluminium, hergestellt, und fest mit der Bodenwand 7a des Schaltergehäuses 7 verbunden, wodurch das runde Bodenloch des Schaltergehäuses 7 verschlossen wird. Wie in 2 gezeigt, enthält das Stopperteil 5 eine ringförmige Berühroberfläche 5a, die die Bodenwand 7a des Schaltergehäuses 7 sowie eine Aussparung, die innerhalb der ringförmigen Berühroberfläche 5a ausgebildet ist, berührt. In der Aussparung ist ein Pufferteil 20, das aus Gummi hergestellt ist, sowie eine Platte 21, die aus einem nichtmagnetischen Material, wie etwa rostfreiem Stahl, hergestellt ist, mit dem Pufferteil 20 verbunden.
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Wie in 2 gezeigt ist das Pufferteil 20 napf- bzw. topfförmig. Das Pufferteil 20 enthält einen äußeren Umfangsabschnitt 20a, der zwischen der Bodenwand 7a des Schaltergehäuses 7 und dem Stopperteil 5 dazwischenliegend angeordnet ist, sowie eine Mittelprojektion 20a, die an einem Mittelabschnitt des Pufferteils 20 ausgebildet ist, eine ringförmige Vertiefung 20c, die um den Mittelvorsprung 20b herum ausgebildet ist, sowie eine Unterstützungsoberfläche 20d, die die Platte 21 darauf trägt. Die Platte 21 weist eine Mittelöffnung 21a auf, in welche der Mittelvorsprung 20b des Pufferteils 20 kraftvoll bzw. formschlüssig eingefügt wird, um so die Platte 21 mit dem Pufferteil 20 zu verbinden. Die Platte 21 wird von der Unterstützungsoberfläche 20d des Pufferteils 20 getragen.
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Im folgenden wird kurz der Betrieb des elektromagnetischen Schalters beschrieben. Nachdem ein Erregungsstrom an die Erregerspule 2 durch Schließen des Startschalters (nicht gezeigt) angelegt worden ist, wird der Plungerkolben 3 zu den stationären Kernen 8 hingezogen, und der bewegliche Kontakt 10 stößt an das Paar von stationären Kontakten 11, wodurch elektrischer Strom von einer Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) zu dem Statormotor zugeführt wird. Durch Öffnen des Starterschalters wird die Erregungsspule 2 entregt und der Plungerkolben 3 durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder 4 nach unten zurückgedrückt, wodurch der bewegliche Kontakt 10 von dem Paar von stationären Kontakten 11 getrennt wird. Das Bodenende des Plungerkolbens 3 stößt auf die Platte 21, und der Plungerkolben 3 stoppt an seiner ursprünglichen Position. Da der Mittelvorsprung 20b des Pufferteils 20 in dem Hohlraum 3a des Plungerkolbens 3 aufgenommen wird, stoppt der Plungerkolben 3 korrekt an seiner ursprünglichen Position (der Position, die in 1 gezeigt ist).
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Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile werden im folgenden zusammengefasst. Der Plungerkolben 3 trifft auf die Platte 21 und sitzt darauf auf, wenn der Plungerkolben 3 durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder nach der Entregung der Erregungsspule in seine ursprüngliche Position zurückgedrückt wird. Dementsprechend sitzt der Plungerkolben 3 nicht direkt auf dem Pufferteil 20 auf und klebt daher auch nicht mit dem Pufferteil 20 fest, falls dieser aus irgendeinem Grund weich und klebrig geworden ist. Da die Platte 21, die das Pufferteil 20 abdeckt, aus nichtmagnetischen Material hergestellt ist, wird der Plungerkolben 3 nicht durch die Platte 21 angezogen und trennt sich somit sicher von der Platte 21, wenn die Erregungsspule 2 erregt ist. Die Platte 21 wird durch druckvolles Einfügen des Mittelvorsprungs 20b des Pufferteils 20 in die Mittelöffnung 21a der Platte 21 verbunden, und das Pufferteil 20 wird zwischen der Bodenwand 7a des Schaltergehäuses 7 und dem Stopperteil 5 durch sandwichartiges Anordnen des äußeren Umfangabschnitts 20a des Pufferteils 20 befestigt. Daher bleibt die Platte 21 stabil an ihrer Position, wenn der Plungerkolben 3 die Platte 21 verlässt. Der Hauptschalter, der aus stationären Kontakten 11 und dem beweglichen Kontakt 10 aufgebaut ist, wird gemäß der Erregung und Entregung der Erregungsspule 2 sicher ein- und ausgeschaltet.
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Der Schlag bzw. die Wucht, die auf die Platte 21 ausgeübt wird, wenn der Plungerkolben 3 auf der Platte 21 aufsitzt, wird durch die Flexibilität des Pufferteils 20 absorbiert. Die Geräusche, die erzeugt werden, wenn der Plungerkolben 3 auf die Platte 21 trifft, werden ebenso durch die Flexibilität des Pufferteils 20 abgeschwächt. Die ringförmige Vertiefung 20c, die um den Mittelvorsprung 20d des Pufferteils 20 ausgebildet ist, unterstützt das Pufferteil 20 bei der flexiblen Deformation durch die Schlagwucht des Plungerkolbens 3. Der äußere Umfangsabschnitt 20a des Pufferteils 20, der sandwichartig zwischen dem Schaltergehäuse 7 und dem Stopperteil 5 angeordnet ist, dient als ein Dichtungsteil. Somit wird der elektromagnetische Schalter 1 ohne die Verwendung eines O-Rings oder dergleichen wasserdicht gehalten. Das Pufferteil 20 und die Platte 21 werden in einer Aussparung, die in dem Stopperteil 5 ausgebildet ist, aufgenommen. Daher können sie korrekt und gleich in dem Stopperteil 5 positioniert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsform beschränkt, sondern kann verschiedentlich modifiziert werden. Beispielsweise können Durchgangsöffnungen 20e in dem Pufferteil 20 ausgebildet sein, wie in den 3A und 3B gezeigt. Die Durchgangsöffnungen 20e sind außerhalb der Platte 21 angeordnet, so dass Luft in einem Kolbenraum, der zwischen dem Plungerkolben 3 und der Platte 21 ausgebildet ist, mit einem Eckraum 22 (in 2 gezeigt) verbunden ist. Die Luft in dem Kolbenraum, deren Volumen gemäß dem Hub des Plungerkolbens 3 sich verändert, ist mit dem Eckraum 22 durch die Durchgangsöffnungen 20e verbunden. Der Betrieb des Plungerkolbens 3 wird durch die Luftverbindung über die Durchgangsöffnungen 20e stabilisiert. Die Anzahl der Durchgangsöffnungen ist nicht auf zwei begrenzt, sondern kann mehr als zwei betragen.
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Obgleich die Platte 21 in der vorhergehenden Ausführungsform aus rostfreiem Stahl hergestellt worden ist, kann sie auch aus einem anderen nichtmagnetischem Material, wie etwa Aluminium oder Kunststoff hergestellt sein. Obgleich die Platte 21 mit dem Pufferteil 20 durch Einfügen des Mittelvorsprungs 20b des Pufferteils 20 in die Mittelöffnung 21a der Platte 21 in der vorgehenden Ausführungsform verbunden ist, ist es ebenso möglich den äußeren Umfangsabschnitt der Platte 21 mit einem inneren Umfang des Pufferteils 20 mittels Pressverbindung zu verbinden.
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Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorhergehende bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtliche, dass zahlreiche Veränderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in den beiliegenden definiert ist.
