JP2004190561A - スタータ用電磁スイッチ及びスタータ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャ１４と第１の可動接点とを連結する連結部材（フランジ部２１とホルダ部）を含めた電磁スイッチの外径を小さくでき、且つ部品を追加することなく連結部材及びプランジャ１４の回り止めを行うこと。
【解決手段】電磁スイッチのスイッチケース１８は、励磁コイルの外周を囲む筒壁部１８ａを有し、この筒壁部１８ａの断面形状が長円形状に設けられ、且つ筒壁部１８ａの短径方向に対向する壁面同士が略平行な平面部１８ｃによって形成されている。
プランジャ１４には、フランジ部２１が固定され、このフランジ部２１の両腕部２１ａがスイッチケース１８の短径方向両外側でホルダ部に連結され、そのホルダ部が第１の可動接点を保持している。この構成によれば、連結部材を含めたスイッチケース１８の短径方向における電磁スイッチの外径を小さくできる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を始動するためのスタータに用いられる電磁スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
先に本出願人が提案した先願技術（特許文献１参照）がある。
この先願技術では、プランジャに対して可動接点を保持していた従来のロッドを廃止して、励磁コイルを収容するスイッチケースの外側にプランジャと可動接点とを連結する連結部材を配置している。その連結部材は、プランジャに固定されるフランジ部と、このフランジ部に連結される樹脂製のホルダ部とで構成され、このホルダ部が可動接点を絶縁保持している。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−１１０２９６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の先願技術では、円筒形を有するスイッチケースの径方向両外側に連結部材が配置されるため、その連結部材を含めた電磁スイッチの外径が大きくなり、スタータへの搭載性が低下するという問題があった。
また、連結部材を介してプランジャを回り止めする必要があるため、連結部材の位置決め（回り止め）に要する部品追加によりコストアップを招くという問題もある。更に、部品を追加すると、部品間の信頼性確保のために、位置決め精度や組付け精度が要求される。
【０００５】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、プランジャと可動接点とを連結する連結部材をスイッチケースの外側に配置した電磁スイッチにおいて、連結部材を含めた電磁スイッチの外径を小さくでき、且つ部品を追加することなく連結部材及びプランジャの回り止めを行うことができる電磁スイッチを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、励磁コイルの外周を覆うスイッチケースの径方向両外側を軸線方向に沿って延設された連結部材を有し、この連結部材によってプランジャと可動接点とが連結されたスタータ用電磁スイッチであり、
スイッチケースと励磁コイル及びプランジャは、それぞれ軸線と直交する断面形状が略長円形状に設けられ、連結部材は、スイッチケースの短径方向の両外側に配置され、スイッチケースの外周面をガイド面として軸線方向に可動することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、スイッチケースの短径方向に連結部材が配置されるので、その連結部材を含めたスイッチケースの短径方向における電磁スイッチの外径を小さくできる。
また、連結部材をスイッチケースの短径方向の両外側に配置しているので、連結部材がスイッチケースの長径方向へ回転することを阻止できる。つまり、位置決め用の別部品を追加することなく、連結部材の回り止めが可能となる。
【０００８】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータ用電磁スイッチにおいて、
スイッチケースは、略長円形状の短径方向に対向する二平面を有し、連結部材は、二平面の両外側に配置され、その二平面をガイド面として軸線方向に可動することを特徴とする。
この場合、連結部材をスイッチケースの凸曲面に沿って形成する必要がなく、スイッチケースの平面部に対向して平面形状にできるので、連結部材の加工が容易であり、且つ精度良く形成できる。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータ用電磁スイッチにおいて、
連結部材は、プランジャの反エアギャップ側端部に固定されるフランジ部と、このフランジ部に連結される絶縁性を有したホルダ部とで構成され、このホルダ部が可動接点の外周部を両側から保持していることを特徴とする。
この構成によれば、ホルダ部によって可動接点を確実に保持できるので、作動時（プランジャが移動する時）に可動接点がふらつくことなく、安定した動作が可能となる。また、ホルダ部が絶縁性を有するので、絶縁部材を使用する必要がなく、ホルダ部によって可動接点を直接保持できるため、機械的強度も向上する。
【００１０】
（請求項４の発明）
本発明は、モータの軸方向反ピニオン側に請求項１〜３に記載した何れかのスタータ用電磁スイッチが配置され、その電磁スイッチのプランジャに設けられたフック部に係合するクランクバーを介してプランジャの動きがピニオン規制部材に伝達され、そのピニオン規制部材に回転規制されたピニオンをヘリカルスプラインの作用により反モータ方向へ移動させてエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータである。
このスタータは、電磁スイッチの吸引力でピニオンを軸方向に押し出す必要がないので、大きな吸引力を必要とせず、電磁スイッチを小型化できる。
【００１１】
（請求項５の発明）
請求項４に記載したスタータにおいて、
電磁スイッチの外周部がエンドカバーによって覆われていることを特徴とする。本発明の電磁スイッチは、連結部材がスイッチケースの外側に配置されるので、連結部材とスイッチケースとの摺動隙間に異物が混入することを防ぐ必要がある。これに対し、スタータのエンドカバーによって電磁スイッチの外周部を覆うことにより、電磁スイッチ専用のカバーを用いる必要がない。また、専用のカバーを必要としないため、電磁スイッチの外径が大きくなることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はスタータ１の断面図である。
本実施例のスタータ１は、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の通電電流をＯＮ／ＯＦＦする電磁スイッチ３、モータ２に駆動されて回転する出力軸４、この出力軸４上を移動可能に配置されるピニオン５、モータ２の起動時にピニオン５の回転を規制するピニオン規制部材６、及び電磁スイッチ３の吸引力を利用してピニオン規制部材６を作動させるクランクバー７等を備えている。
【００１３】
モータ２は、ヨーク８、磁極９（永久磁石）、アーマチャ１０、及びブラシ１１（図２参照）等から構成される周知の直流電動機であり、電磁スイッチ３によってモータ接点（後述する）が閉じると、バッテリ電流がブラシ１１を通じてアーマチャ１０に流れることにより、アーマチャ１０に回転力を生じる。
このモータ２は、ヨーク８の前端側に組み合わされるフロントハウジング１２と、ヨーク８の後端側に組み合わされるエンドカバー１３との間に挟持されている。
【００１４】
電磁スイッチ３は、図１に示す様に、スタータ１の後部（モータ２の後側）において、内蔵するプランジャ１４の動作方向（図示上下方向）がモータ２の軸方向（図示左右方向）と交差する向きに配置され、板バネから成るバンド等（図示せず）により台座１５に固定されている。
この電磁スイッチ３は、ＩＧスイッチ１６（図２参照）のＯＮ操作により通電されて磁力を発生する励磁コイル１７と、この励磁コイル１７の外周を覆うスイッチケース１８、このスイッチケース１８の軸線方向一端側に配置される固定鉄心１９、励磁コイル１７の内径側に図示しない筒状のスリーブを摺動面として挿入される上記のプランジャ１４、及びモータ接点を形成する第１接点部Ａと第２接点部Ｂ（図２参照）等を備えている。
【００１５】
スイッチケース１８と励磁コイル１７及びプランジャ１４は、それぞれ軸線と直交する断面形状が長径と短径とを有する略長円形状に設けられ、且つ短径方向に対向する外周面同士が略平行な平面部によって形成されている（図４参照）。なお、略長円形状として、長径方向の外周面と短径方向の外周面とが曲率の異なる曲面で構成される略楕円形状でも良い。
スイッチケース１８は、図４に示す様に、励磁コイル１７の外周を囲む筒壁部１８ａと、励磁コイル１７の他端面に対向して筒壁部１８ａの他端側開口部に設けられる環状の側壁部１８ｂとで形成され、筒壁部１８ａの短径方向に対向する壁面同士が略平行な平面部１８ｃによって形成されている。
【００１６】
固定鉄心１９は、スイッチケース１８の外形と同じく略長円形状に設けられ、スイッチケース１８の一端側開口部を塞いで配置され、スイッチケース１８と共に固定磁路を形成している。
プランジャ１４は、固定鉄心１９とエアギャップＧ（図１参照）を有して対向し、その固定鉄心１９に対し、リターンスプリング２０により図示下方へ付勢されている。
プランジャ１４の反エアギャップ側端面には、下述するフランジ部２１と共にフック部２２が圧入等により固定されている。このフック部２２は、クランクバー７の一端部を係合できる様に、鉤型に設けられている（図４参照）。
【００１７】
フランジ部２１は、図４に示す様に、一定の幅を有する金属板を略コの字状に折り曲げて形成された一組の腕部２１ａを有し、この一組の腕部２１ａがプランジャ１４の短径方向両外側に設けられ、且つスイッチケース１８の外側に配置される。このフランジ部２１は、ホルダ部２３（図３参照）と共に本発明の連結部材を構成するもので、プランジャ１４の移動に伴い、一組の腕部２１ａがスイッチケース１８の平面部１８ｃをガイド面として軸線方向に可動する。
【００１８】
ホルダ部２３は、例えば絶縁性を有する樹脂製で、スイッチケース１８の平面部１８ｃの外側でフランジ部２１の腕部２１ａに連結され、フランジ部２１と一体に可動する。但し、フランジ部２１の腕部２１ａとホルダ部２３との間には、第１接点部ＡがＯＮした時に接点圧を付与する接点圧スプリング２６が組み込まれており、この接点圧スプリング２６を介して両者（フランジ部２１とホルダ部２３）が相対移動できる様に連結されている。
【００１９】
第１接点部Ａは、第１の可動接点２４と第１の固定接点２５とで構成される。
第１の可動接点２４は、図３に示す様に、固定鉄心１９の反エアギャップ方向に配置され、自身の外周部が両側からホルダ部２３に絶縁保持されると共に、リード線１１ａ（図１参照）を介して正極ブラシ１１に接続されている。なお、フランジ部２１の腕部２１ａとホルダ部２３との間には、第１の可動接点２４が第１の固定接点２５に当接した時に接点圧を付与する接点圧スプリング２６が組み込まれている。
第１の固定接点２５は、エンドカバー１３を貫通して取り付けられた端子ボルト２７の頭部に接続され、第１の可動接点２４と対向して配置されている。
端子ボルト２７は、バッテリケーブルを介して車載バッテリ２８（図２参照）に接続される。
【００２０】
第２接点部Ｂは、第２の可動接点２９と第２の固定接点３０とで構成される。
第２の可動接点２９は、上記のホルダ部２３に弾力を持たせた導通板３１（例えば銅板）を介して支持されている。なお、導通板３１は、第２の可動接点２９が第２の固定接点３０に当接した時に、接点圧を付与する接点圧スプリングとして機能する。
第２の固定接点３０は、端子ボルト２７に導通板３２を介して電気的に接続され、第２の可動接点２９と対向して配置されている。この第２の固定接点３０は、第１の固定接点２５より電気抵抗の大きい材料（例えばカーボン材）を使用して形成されている。
【００２１】
第１接点部Ａと第２接点部Ｂは、モータ２の起動時にアーマチャ１０の回転速度を低く抑えるために、第１接点部Ａより先に第２接点部ＢがＯＮする様に設けられている。具体的には、プランジャ１４が初期位置（図１に示す位置）に静止している時に、第１の可動接点２４と第１の固定接点２５との接点間距離より第２の可動接点２９と第２の固定接点３０との接点間距離の方が小さくなる様に構成されている。
【００２２】
出力軸４は、モータ２の前方側（図１の左側）にてモータ２の回転軸（アーマチャ軸１０ａ）と同軸線上に配置され、一組の軸受３３、３４を介して回転自在に支持されている。この出力軸４は、以下に説明する減速装置と一方向クラッチを介してアーマチャ１０の回転力が伝達されて回転する。
減速装置は、遊星ギヤ３５の回転運動（自転運動と公転運動）によってアーマチャ１０の回転を減速する遊星歯車減速装置である。
一方向クラッチは、アウタ３６とインナ３７との間に配置されるローラ３８を介して回転トルクを断続する周知のローラ式クラッチである。
【００２３】
ピニオン５は、内径側に内ヘリカルスプラインが形成され、この内ヘリカルスプラインが出力軸４に形成された外ヘリカルスプラインに噛み合って出力軸４上に配置され、ピニオンスプリング３９により常時反リングギヤ方向（図１の右方向）に付勢されている。
このピニオン５は、始動時にエンジンのリングギヤ（図示しない）に噛み合うギヤ５ａ（以下ピニオンギヤ５ａと呼ぶ）と、ピニオンギヤ５ａの反リングギヤ側に設けられた大径部４０とを有し、その大径部４０の外径部に複数の凹部が周方向に連続して設けられている。
【００２４】
ピニオン５の後側には、ピニオンギヤ５ａがリングギヤに噛み合った後、ピニオン規制部材６と協働してピニオン５の後退を阻止する後退規制リング４１が具備されている。
ピニオン規制部材６は、図１に示す様に、ピニオン５に設けられた大径部４０の半径方向外側をピニオン５の回転方向に交差して配置され、モータ２の起動時に大径部４０の凹部に係合してピニオン５の回転を規制する。
【００２５】
クランクバー７は、金属製の丸棒部材によって形成され、その丸棒部材の両端側を所定角度折り曲げてクランク形状に設けられている。具体的には、丸棒部材の一端側に設けられる伝達部７ａと、丸棒部材の他端側に設けられる作動部７ｂ、及び伝達部７ａと作動部７ｂとを繋ぐ棒状部７ｃとで構成される。
伝達部７ａは、その先端部がプランジャ１４の端面に固定されたフック部２２に係合して、電磁スイッチ３の吸引力を棒状部７ｃに伝達する。
【００２６】
棒状部７ｃは、ヨーク８の内側で隣合う磁極９同士の間を通り抜けてアーマチャ軸１０ａと略平行に配設され、一組の軸受（図示せず）により回動自在に支持されている。
作動部７ｂには、ピニオン規制部材６が取り付けられており、電磁スイッチ３の吸引力が伝達部７ａから棒状部７ｃに伝達されて棒状部７ｃが回動すると、その棒状部７ｃと一体に回動してピニオン規制部材６を図１の上方へ押し上げる働きを有する。
【００２７】
次に、本実施例の作動を説明する。
ＩＧスイッチ１６を閉じる（ＯＮ操作する）と、車載バッテリ２８から電磁スイッチ３の励磁コイル１７に電流が流れて磁力が発生し、その磁力によりプランジャ１４が固定鉄心１９側へ吸引され、リターンスプリング２０を撓ませながら図１の上方へ移動する。このプランジャ１４の移動に伴いクランクバー７が回動すると、ピニオン規制部材６が図１の上方へ移動し、大径部４０の凹部に係合してピニオン５の回転を規制する。
【００２８】
一方、プランジャ１４が吸引されて移動することにより、先に第２接点部ＢがＯＮする（第２の可動接点２９が第２の固定接点３０に当接する）。その結果、バッテリ電流が抑制されてアーマチャ１０に流れることにより、アーマチャ１０が低速度で回転する。
アーマチャ１０の回転は、減速装置で減速された後、一方向クラッチを介して出力軸４に伝達され、出力軸４を回転させる。この出力軸４の回転により、ピニオン規制部材６に回転規制されているピニオン５がヘリカルスプラインの作用で出力軸４上を移動する。
【００２９】
ピニオンギヤ５ａがリングギヤに噛み合うと、ピニオン規制部材６が大径部４０の凹部から外れて後退規制リング４１の後側に入り込むことにより、ピニオン５の回転規制を解除すると共にピニオン５の後退を防止する。
その後、更にプランジャ１４が移動して第１接点部ＡがＯＮする（第１の可動接点２４が第１の固定接点２５に当接する）と、第２接点部Ｂが短絡されてアーマチャ１０に高電流が流れるため、アーマチャ１０が高速で回転し、その回転力がピニオンギヤ５ａからリングギヤに伝達されてエンジンをクランキングさせる。
【００３０】
以後、エンジンが始動してＩＧスイッチ１６を開く（ＯＦＦ 操作する）と、電磁スイッチ３の励磁コイル１７に流れる電流が遮断されて磁力が消滅するため、プランジャ１４がリターンスプリング２０の反力で初期位置に押し戻される。このプランジャ１４の移動に伴い、クランクバー７が始動時と反対方向に回動してピニオン規制部材６が後退規制リング４１の後側から抜け出ることにより、ピニオン５の後退規制が解除され、ピニオンスプリング３９の付勢力とリングギヤから受ける後退力とでピニオン５が出力軸４上を後退し、図１に示す静止位置に復帰する。
【００３１】
（実施例の効果）
本実施例の電磁スイッチ３は、スイッチケース１８と励磁コイル１７及びプランジャ１４の断面形状を略長円形状とし、且つスイッチケース１８の短径方向の両外側に連結部材（フランジ部２１とホルダ部２３）を配置しているので、その連結部材を含めたスイッチケース１８の短径方向における電磁スイッチ３の外径を小さくできる。
本実施例の如くブラシ１１が軸方向に配置される場合、電磁スイッチ３の幅寸法を小さくすることで図３の如く、ブラシ１１の軸方向スペースが取れブラシ１１を長く設定できる為、寿命向上が可能となる。
【００３２】
また、連結部材は、スイッチケース１８の短径方向から長径方向へ回転することがないので、位置決め用の別部品を追加することなく、連結部材の回り止めが可能となり、且つ連結部材のフランジ部２１が固定されたプランジャ１４の回り止めとしても機能するため、プランジャ１４が移動する時のこじれ（プランジャ１４がスリーブに擦れながら移動する）を防止できる。
【００３３】
更に、スイッチケース１８は、筒壁部１８ａの短径方向に対向する壁面同士が略平行な平面部１８ｃによって形成されているため、この平面部１８ｃをガイド面として可動するフランジ部２１（腕部２１ａ）を平板形状のまま使用できるので、フランジ部２１の加工（例えばプレス成形）が容易であり、且つ精度良く形成できる。これに対し、スイッチケース１８の短径方向の壁面が曲率を有する凸曲面で形成されていると、その凸曲面に合わせてフランジ部２１を湾曲させる場合に、フランジ部２１の加工が困難であり、且つ加工精度も低下する虞がある。
【００３４】
また、図３に示す様に、ホルダ部２３によって第１の可動接点２４の外周部を両側から保持しているので、作動時（プランジャ１４が移動する時）に第１の可動接点２４がふらつくことなく、安定した動作が可能となる。また、ホルダ部２３が絶縁性を有するので、絶縁部材を使用する必要がなく、ホルダ部２３によって第１の可動接点２４を直接保持できるため、機械的強度も向上する。
【００３５】
また、本実施例の電磁スイッチ３は、連結部材がスイッチケース１８の外側に配置されるので、連結部材とスイッチケース１８との摺動隙間に異物が混入することを防ぐ必要がある。これに対し、スタータ１のエンドカバー１３によって電磁スイッチ３の外周部を覆っているので、スイッチ専用のカバーを用いる必要がない。また、専用のカバーを必要としないため、電磁スイッチ３の外径が大きくなることもない。
更に、本実施例の電磁スイッチ３は、プランジャ１４を貫通するロッドを持たないので、ロッドの摺動ギャップを必要とせず、がたつきの少ない安定した動作が可能となる。
【００３６】
なお、上記の実施例に記載した電磁スイッチ３は、スイッチケース１８の短径方向に対向する２つの平面部１８ｃがモータ２のアーマチャ軸１０ａと平行に配置されているが、２つの平面部１８ｃがアーマチャ軸１０ａと交差する様に配置しても良い。
また、本実施例のスタータ１は、モータ２の通電回路に第１接点部Ａと第２接点部Ｂとを設けて、モータ２を二段階に起動する構成であるが、接点部を一つにして、モータ２の起動を一度で行う様にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの断面図である。
【図２】スタータの電気回路図である。
【図３】電磁スイッチの断面図である。
【図４】スイッチケースとプランジャ及びフランジ部の斜視図である。
【符号の説明】
１ スタータ
２ モータ（スタータモータ）
３ 電磁スイッチ
４ 出力軸
５ ピニオン
６ ピニオン規制部材
７ クランクバー
１３ エンドカバー
１４ プランジャ
１７ 励磁コイル
１８ スイッチケース
１８ｃ 平面部（二平面）
１９ 固定鉄心
２１ フランジ部（連結部材）
２２ フック部
２３ ホルダ部（連結部材）
２４ 第１の可動接点
２５ 第１の固定接点
Ｇ エアギャップ

Claims (5)

1. 通電されて磁力を発生する励磁コイルと、
   この励磁コイルの少なくとも外周を覆うスイッチケースと、
   このスイッチケースの軸線方向一端側に配置される固定鉄心と、
   前記励磁コイルの内径側に摺動可能に挿入され、前記固定鉄心との間にエアギャップを有して対向するプランジャと、
   このプランジャの反エアギャップ側端部に連結され、前記スイッチケースの径方向両外側を軸線方向に沿って配置された連結部材と、
   前記固定鉄心の反エアギャップ方向にて前記連結部材に絶縁保持され、その連結部材を介して前記プランジャと一体に可動する可動接点と、
   この可動接点に対向して配置される固定接点とを有し、
   前記励磁コイルが通電されて前記プランジャが前記固定鉄心側へ吸引されることにより、前記可動接点が前記固定接点に当接してスタータモータの通電回路を閉成するスタータ用電磁スイッチであって、
   前記スイッチケースと前記励磁コイル及び前記プランジャは、それぞれ軸線と直交する断面形状が略長円形状に設けられ、
   前記連結部材は、前記スイッチケースの短径方向の両外側に配置され、前記スイッチケースの外周面をガイド面として軸線方向に可動することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
2. 請求項１に記載したスタータ用電磁スイッチにおいて、
   前記スイッチケースは、略長円形状の短径方向に対向する二平面を有し、
   前記連結部材は、前記二平面の両外側に配置され、その二平面をガイド面として軸線方向に可動することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
3. 請求項１または２に記載したスタータ用電磁スイッチにおいて、
   前記連結部材は、前記プランジャの反エアギャップ側端部に固定されるフランジ部と、このフランジ部に連結される絶縁性を有したホルダ部とで構成され、このホルダ部が前記可動接点の外周部を両側から保持していることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
4. 回転力を発生するモータと、
   このモータに駆動されて回転する出力軸と、
   この出力軸上にヘリカルスプライン嵌合するピニオンと、
   前記モータの軸方向反ピニオン側に配置される請求項１〜３に記載した何れかのスタータ用電磁スイッチと、
   前記ピニオンに係合して前記ピニオンの回転を規制するピニオン規制部材と、
   前記プランジャの反エアギャップ側端部に設けられたフック部に係合して、前記プランジャの動きを前記ピニオン規制部材に伝達するクランクバーとを備え、
   前記ピニオン規制部材に回転規制された前記ピニオンを前記ヘリカルスプラインの作用により反モータ方向へ移動させてエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータ。
5. 請求項４に記載したスタータにおいて、
   前記電磁スイッチの外周部がエンドカバーによって覆われていることを特徴とするスタータ。

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