JP2006260846A - 電磁スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャ３が緩衝部材２０に貼り付くことを防止して、励磁コイル２への通電時にプランジャ３が確実に移動できる電磁スイッチ１の提供。
【解決手段】電磁スイッチ１は、プランジャ３の戻り位置を規制するストッパ部材５を備える。このストッパ部材５に形成される凹空間には、ゴム製の緩衝部材２０が配置され、その緩衝部材２０には、非磁性体のプレート２１が取り付けられている。
プランジャ３は、励磁コイル２への通電が停止して磁力が消滅すると、リターンスプリング４の反力で反鉄心方向へ押し戻され、非磁性体のプレート２１に衝突して停止する。このため、温度環境の変化等によってプランジャ３が緩衝部材２０に貼り付くことはなく、励磁コイル２に通電された時には、プランジャ３が非磁性体のプレート２１に吸着されることもないので、非磁性体のプレート２１からプランジャ３が確実に離れることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路に設けられる接点をオン／オフする電磁スイッチに関する。

従来、スタータに搭載される一般的な電磁スイッチは、プランジャを駆動してモータのメイン接点をオン／オフするだけでなく、プランジャを吸引する力（電磁石の吸引力）を利用してピニオンを押し出す働きを有している。
これに対し、特許文献１では、ピニオンを押し出す働きを持たない電磁スイッチ、即ちモータのメイン接点をオン／オフする機能だけを有する電磁スイッチが提案されている。 この電磁スイッチは、図４に示す様に、励磁コイル１００への通電停止によってプランジャ１１０が押し戻された時に、そのプランジャ１１０の移動を規制するストッパ部材１２０を有している。しかし、プランジャ１１０が直接ストッパ部材１２０に衝突すると、大きな衝突音が発生するため、ストッパ部材１２０とプランジャ１１０との間に弾性部材１３０（例えばゴム板）を配置して、衝突音を低減する工夫が成されている。
特開２００４−２０７１３４号公報

ところが、ストッパ部材１２０とプランジャ１１０との間に弾性部材１３０を配置すると、プランジャ１１０が弾性部材１３０に押し付けられた時に、温度環境の変化等によって、プランジャ１１０が弾性部材１３０に貼り付くことがある。この場合、励磁コイル１００に通電してもプランジャ１１０が移動できなくなるため、メイン接点をオンすることができず、モータに通電できなくなる問題が生じる。
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、プランジャが弾性部材に貼り付くことを防止して、励磁コイルへの通電によってプランジャが確実に移動できる電磁スイッチを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の電磁スイッチは、通電時に磁力を発生する励磁コイルと、この励磁コイルの一端側に配置される固定鉄心と、励磁コイルの内側に挿入され、固定鉄心に対向して可動するプランジャと、このプランジャを反鉄心方向へ付勢するリターンスプリングと、このリターンスプリングによりプランジャが反鉄心方向へ押し戻された時の戻り位置を規制するストッパ部材と、プランジャと対向するストッパ部材の表面上に配置される弾性部材と、この弾性部材の反ストッパ部材側に配置されて、弾性部材に支持される非磁性体のプレートとを備え、プランジャは、リターンスプリングにより反鉄心方向へ押し戻された時に、非磁性体のプレートに衝突して停止することを特徴とする。

上記の構成によれば、プランジャがリターンスプリングによって反鉄心方向へ押し戻された時に、弾性部材に衝突することはなく、非磁性体のプレートに衝突して停止するため、プランジャが弾性部材に貼り付くことはない。また、励磁コイルに通電された時に、プランジャが非磁性体のプレートに吸着されることはないので、非磁性体のプレートからプランジャが確実に離れることができる。
また、非磁性体のプレートは、弾性部材に支持されているので、プランジャが非磁性体のプレートに衝突する時の衝撃力は、非磁性体のプレートを介して弾性部材に伝わり、その弾性部材が弾性変形することによって吸収される。その結果、プランジャが非磁性体のプレートに衝突した時に発生する衝突音を小さくできる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、弾性部材は、ストッパ部材に固定され、非磁性体のプレートは、弾性部材に固定されていることを特徴とする。
これにより、励磁コイルへの通電により、プランジャが非磁性体のプレートから離れる時（固定鉄心側へ移動する時）に、弾性部材および非磁性体のプレートが動くことはなく、プランジャの動きに影響を与えることがないので、プランジャは、非磁性体のプレートから確実に離れることができる。

（請求項３の発明）
請求項２に記載した電磁スイッチにおいて、弾性部材は、ストッパ部材が配置される表面中央部にプランジャ側へ突き出る突起部が設けられ、非磁性体のプレートは、径方向中央部に孔が形成され、この孔に突起部を圧入して弾性部材に固定されることを特徴とする。
この構成では、非磁性体のプレートに形成された孔に弾性部材に設けられた突起部を圧入するだけで、非磁性体のプレートを容易に弾性部材に固定することができる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載した電磁スイッチにおいて、プランジャは、径方向中央部に反鉄心側の端面から内部へ窪む空洞部が形成され、非磁性体のプレートに当接した状態で、弾性部材に設けられた突起部が、空洞部に入り込んでいることを特徴とする。
これにより、プランジャが非磁性体のプレートに衝突した時に、プランジャの端面が弾性部材の突起部に当たることはなく、プランジャを確実に戻り位置に停止させることができる。

（請求項５の発明）
請求項３または４に記載した電磁スイッチにおいて、弾性部材は、突起部の周囲に凹部が形成され、この凹部の径方向外側に非磁性体のプレートを支持する支持面が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、プランジャが非磁性体のプレートに衝突した時に、その非磁性体のプレートを支持する弾性部材が撓み易くなるため、衝撃を吸収する効果が向上する。

（請求項６の発明）
請求項３〜５に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、ストッパ部材は、励磁コイルを内部に収容するスイッチケースの端面に当接して固定され、弾性部材は、自身の外周端部がスイッチケースとストッパ部材との間に挟持されていることを特徴とする。
この場合、スイッチケースとストッパ部材との間に挟持される弾性部材の外周端部にシール機能を持たせることができ、そのシール機能によって、スイッチケースとストッパ部材との当接隙間をシールできる。

（請求項７の発明）
請求項６に記載した電磁スイッチにおいて、スイッチケースは、励磁コイルの他端側に配置される底壁部を有し、この底壁部の中央部にプランジャが移動できる中空孔が形成されており、ストッパ部材は、底壁部の端面に当接する当接面が設けられると共に、この当接面の径方向内側に断面円形に窪む凹空間が形成され、この凹空間に弾性部材および非磁性体のプレートが配置されることを特徴とする。
上記の構成によれば、ストッパ部材に形成された凹空間に弾性部材を配置することで、弾性部材を容易に位置決めできるので、組み付け性が向上する。

（請求項８の発明）
請求項１〜７に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、弾性部材には、プランジャが移動できる移動空間と、弾性部材とストッパ部材との間に形成される隙間空間とを連通する通気孔が形成されていることを特徴とする。
この場合、プランジャが移動する際に、プランジャの移動空間と隙間空間との間で通気孔を通じて通気（呼吸）できるため、プランジャの作動が安定する。

（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れかの電磁スイッチは、エンジンを始動するためのスタータに搭載され、そのスタータに内蔵されるモータのメイン接点をオン／オフすることを特徴とする。
本発明の電磁スイッチによれば、エンジン始動時にメイン接点の導通不良を防止でき、モータへの通電を確実に行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は電磁スイッチ１の断面図である。
実施例１に係る電磁スイッチ１は、スタータモータ（図示せず）の通電回路に設けられるメイン接点（後述する）をオン／オフするもので、通電時に磁力を発生して電磁石を形成する励磁コイル２、電磁石に吸引されて励磁コイル２の内側を可動するプランジャ３、励磁コイル２の磁力が消滅した時にプランジャ３を押し戻すリターンスプリング４、このリターンスプリング４によって押し戻されたプランジャ３の戻り位置を規制するストッパ部材５等より構成される。

励磁コイル２は、ボビン６に巻線されて、スイッチケース７の内部に収容される。
スイッチケース７は、底壁部７ａを有する円筒形状に設けられ、底壁部７ａの中央部にプランジャ３が移動できる中空孔が形成されている。
スイッチケース７の底壁部７ａと反対側、つまりスイッチケース７の開口部側には、スイッチケース７と共に磁気回路を形成する一組の固定鉄心８が配置される。

プランジャ３は、スイッチケース７及び固定鉄心８と同じく、強磁性体であり、ボビン６の内側に円筒スリーブ９を介して挿入され、その円筒スリーブ９の内側を図示上下方向に可動する。このプランジャ３は、反鉄心側の端面中央部から内部へ窪む空洞部３ａが形成されて略円筒形状に設けられている。
リターンスプリング４は、固定鉄心８とプランジャ３との間に設けられ、固定鉄心８に対してプランジャ３を反鉄心方向（図１の下方向）に付勢している。

前記メイン接点は、プランジャ３と一体に可動する可動接点１０と、スタータモータの通電回路に接続される一組の固定接点１１とで形成され、可動接点１０が一組の固定接点１１に当接して両固定接点１１を導通することで、メイン接点が閉状態となり、可動接点１０が一組の固定接点１１から離れて両固定接点１１の導通が遮断されることで、メイン接点が開状態となる。
可動接点１０は、プランジャ３に固定されたロッド１２の端部に絶縁部材１３を介して保持されると共に、接点圧スプリング１４に付勢されて、ロッド１２の先端に取り付けられたストッパ１５に位置決めされている。

一組の固定接点１１は、２本の外部端子１６、１７と一体に設けられ、この２本の外部端子１６、１７を介してスタータモータの通電回路に接続される。
２本の外部端子１６、１７は、バッテリケーブル（図示せず）が接続されるバッテリ端子１６と、スタータモータのリード線（図示せず）が接続されるモータ端子１７であり、それぞれ接点ケース１８に固定されている。
接点ケース１８は、固定鉄心８の外側にパッキン１９を介して配置され、スイッチケース７の開口部にかしめ固定されている。

ストッパ部材５は、非磁性材から成る金属製（例えばアルミニウム製）で、スイッチケース７の底壁部７ａに固定されて、底壁部７ａに開口する中空孔を閉じている。このストッパ部材５には、図２に示す様に、底壁部７ａの端面に当接する環状の当接面５ａが形成されると共に、当接面５ａの径方向内側に断面円形に窪む凹空間が形成されている。
ストッパ部材５の凹空間には、ゴム製の緩衝部材２０（本発明の弾性部材）が配置され、その緩衝部材２０には、非磁性体のプレート２１が取り付けられている。

緩衝部材２０は、図２に示す様に、カップ形状に設けられ、そのカップ形状の外側底面が前記凹空間の内側底面に当接して配置され、カップ形状の外周端部２０ａがスイッチケース７の底壁部７ａとストッパ部材５との間に挟持されている。この緩衝部材２０には、径方向中央部に図示上方へ突き出る突起部２０ｂが設けられると共に、この突起部２０ｂの周囲に凹部２０ｃが形成され、さらに凹部２０ｃの径方向外側に非磁性体のプレート２１を支持する支持面２０ｄが設けられている。
非磁性体のプレート２１は、例えば、ステンレス製であり、中央部に丸孔２１ａが開いたリング状に形成されている。この非磁性体のプレート２１は、図２に示す様に、自身の丸孔２１ａに緩衝部材２０の突起部２０ｂを圧入して緩衝部材２０に固定され、緩衝部材２０の支持面２０ｄに当接して支持されている。

次に、電磁スイッチ１の作動を説明する。
図示しない始動スイッチが閉操作されると、励磁コイル２に通電されて磁力が発生するため、磁化された固定鉄心８とプランジャ３との間に吸引力が発生し、その吸引力によってプランジャ３が固定鉄心８側（図１の上方向）へ移動する。このプランジャ３の移動により、プランジャ３と一体に可動する可動接点１０が一組の固定接点１１に当接してメイン接点が閉じることにより、図示しない車載バッテリからスタータモータに始動電流が流れる。

その後、始動スイッチの開操作により、励磁コイル２への通電が停止して磁力が消滅すると、それまで吸引されていたプランジャ３がリターンスプリング４の反力で反鉄心方向へ押し戻され、反鉄心側の端面が非磁性体のプレート２１に衝突して停止する。この時、プランジャ３には、反鉄心側の端面中央部に空洞部３ａが形成されているので、プランジャ３が非磁性体のプレート２１に衝突した時に、プランジャ３の端面が緩衝部材２０の突起部２０ｂに当たることはなく、プランジャ３を確実に戻り位置に停止させることができる。

（第１実施例の効果）
実施例１に示す電磁スイッチ１は、プランジャ３がリターンスプリング４によって反鉄心方向へ押し戻された時に、非磁性体のプレート２１に衝突して停止するため、温度環境の変化等によってプランジャ３が緩衝部材２０に貼り付くことはない。また、励磁コイル２に通電された時に、強磁性体であるプランジャ３が非磁性体のプレート２１に吸着されることはないので、非磁性体のプレート２１からプランジャ３が確実に離れることができる。

さらに、非磁性体のプレート２１は、自身の丸孔２１ａを緩衝部材２０の突起部２０ｂに圧入して緩衝部材２０に固定されており、その緩衝部材２０は、自身の外周縁部がスイッチケース７の底壁部７ａとストッパ部材５との間に挟持されて固定されるため、プランジャ３が非磁性体のプレート２１から離れる時に、緩衝部材２０および非磁性体のプレート２１が動くことはない。つまり、緩衝部材２０および非磁性体のプレート２１が、プランジャ３の動きに影響を与えることはないので、プランジャ３は、励磁コイル２への通電時に、非磁性体のプレート２１から確実に、且つスムーズに離れることができる。
上記の結果、エンジン始動時にメイン接点の導通不良を防止でき、スタータモータへの通電を確実に行うことができる。

また、非磁性体のプレート２１は、緩衝部材２０の支持面２０ｄに当接して支持されているので、プランジャ３が非磁性体のプレート２１に衝突する時の衝撃力は、非磁性体のプレート２１を介して緩衝部材２０に伝わり、その緩衝部材２０が弾性変形することによって吸収される。この時、緩衝部材２０には、支持面２０ｄの径方向内側に凹部２０ｃが環状に形成されているため、プランジャ３が非磁性体のプレート２１に衝突した時に、緩衝部材２０が撓み易くなり、衝撃を吸収する効果が向上する。この結果、プランジャ３が非磁性体のプレート２１に衝突した時に発生する衝突音を小さくできる。

さらに、緩衝部材２０は、自身の外周端部２０ａがスイッチケース７の底壁部７ａとストッパ部材５との間に挟持されているので、その外周端部２０ａにシール機能を持たせることができ、そのシール機能によって、スイッチケース７とストッパ部材５との当接隙間を液密にシールできる。これにより、Ｏリング等のシール部品を使用することなく、防水効果を得ることができる。
また、実施例１に記載した電磁スイッチ１は、ストッパ部材５に凹空間を形成して、その凹空間にカップ形状の緩衝部材２０を配置することで、緩衝部材２０を容易に位置決めできるため、組み付け性が向上する。

図３は（ａ）緩衝部材２０の平面図と（ｂ）断面図である。
この実施例２は、実施例１に記載した緩衝部材２０に通気孔２０ｅを設けた一例である。通気孔２０ｅは、図３（ａ）に示す様に、緩衝部材２０に取り付けられた非磁性体のプレート２１より径方向外側の位置（支持面２０ｄより径方向外側であれば良い）に形成され、緩衝部材２０を肉厚方向に貫通している。この通気孔２０ｅは、プランジャ３が移動できる移動空間と、緩衝部材２０とストッパ部材５との間に形成される隙間空間２２（図２参照）とを連通している。なお、図３（ａ）では、通気孔２０ｅが２箇所形成されているが、２箇所に限ることはなく、１箇所、あるいは３箇所以上でも良い。
緩衝部材２０に通気孔２０ｅを設けることで、プランジャ３が移動する際に、プランジャ３の移動空間と隙間空間２２との間で通気孔２０ｅを通じて通気（呼吸）できるため、プランジャ３の作動が安定する。

（他の実施例）
実施例１では、非磁性体のプレート２１の一例として、ステンレス製であることを記載したが、ステンレス以外にも、例えば、アルミニウム、樹脂、あるいは紙等を用いることも可能である。
また、実施例１では、非磁性体のプレート２１に形成した丸孔２１ａに緩衝部材２０の突起部２０ｂを圧入して固定する例を記載したが、非磁性体のプレート２１の外周を緩衝部材２０の内周に圧入固定しても良い。

電磁スイッチの断面図である。 本発明に係る電磁スイッチの要部を示す拡大断面図である。 （ａ）緩衝部材の平面図と（ｂ）断面図である（実施例２）。 電磁スイッチの断面図である（従来技術）。

符号の説明

１ 電磁スイッチ
２ 励磁コイル
３ プランジャ
３ａ プランジャの空洞部
４ リターンスプリング
５ ストッパ部材
５ａ ストッパ部材の当接面
７ スイッチケース
７ａ 底壁部
８ 固定鉄心
１０ 可動接点（メイン接点）
１１ 固定接点（メイン接点）
２０ 緩衝部材（弾性部材）
２０ａ 緩衝部材の外周端部
２０ｂ 緩衝部材に設けられた突起部
２０ｃ 緩衝部材の凹部
２０ｄ 緩衝部材の支持面
２０ｅ 緩衝部材の通気孔
２１ 非磁性体のプレート
２１ａ 非磁性体のプレートに形成された丸孔
２２ 隙間空間

Claims (9)

1. 通電時に磁力を発生する励磁コイルと、
   この励磁コイルの一端側に配置される固定鉄心と、
   前記励磁コイルの内側に挿入され、前記固定鉄心に対向して可動するプランジャと、
   このプランジャを反鉄心方向へ付勢するリターンスプリングと、
   このリターンスプリングにより前記プランジャが反鉄心方向へ押し戻された時の戻り位置を規制するストッパ部材と、
   前記プランジャと対向する前記ストッパ部材の表面上に配置される弾性部材と、
   この弾性部材の反ストッパ部材側に配置されて、前記弾性部材に支持される非磁性体のプレートとを備え、
   前記プランジャは、前記リターンスプリングにより反鉄心方向へ押し戻された時に、前記非磁性体のプレートに衝突して停止することを特徴とする電磁スイッチ。
2. 請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記弾性部材は、前記ストッパ部材に固定され、前記非磁性体のプレートは、前記弾性部材に固定されていることを特徴とする電磁スイッチ。
3. 請求項２に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記弾性部材は、前記ストッパ部材が配置される表面中央部に前記プランジャ側へ突き出る突起部が設けられ、
   前記非磁性体のプレートは、径方向中央部に孔が形成され、この孔に前記突起部を圧入して前記弾性部材に固定されることを特徴とする電磁スイッチ。
4. 請求項３に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記プランジャは、径方向中央部に反鉄心側の端面から内部へ窪む空洞部が形成され、前記非磁性体のプレートに当接した状態で、前記弾性部材に設けられた突起部が、前記空洞部に入り込んでいることを特徴とする電磁スイッチ。
5. 請求項３または４に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記弾性部材は、前記突起部の周囲に凹部が形成され、この凹部の径方向外側に前記非磁性体のプレートを支持する支持面が設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
6. 請求項３〜５に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、
   前記ストッパ部材は、前記励磁コイルを内部に収容するスイッチケースの端面に当接して固定され、
   前記弾性部材は、自身の外周端部が前記スイッチケースと前記ストッパ部材との間に挟持されていることを特徴とする電磁スイッチ。
7. 請求項６に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記スイッチケースは、前記励磁コイルの他端側に配置される底壁部を有し、この底壁部の中央部に前記プランジャが移動できる中空孔が形成されており、
   前記ストッパ部材は、前記底壁部の端面に当接する当接面が設けられると共に、この当接面の径方向内側に断面円形に窪む凹空間が形成され、この凹空間に前記弾性部材および前記非磁性体のプレートが配置されることを特徴とする電磁スイッチ。
8. 請求項１〜７に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、
   前記弾性部材には、前記プランジャが移動できる移動空間と、前記弾性部材と前記ストッパ部材との間に形成される隙間空間とを連通する通気孔が形成されていることを特徴とする電磁スイッチ。
9. 請求項１〜８に記載した何れかの電磁スイッチは、エンジンを始動するためのスタータに搭載され、そのスタータに内蔵されるモータのメイン接点をオン／オフすることを特徴とする電磁スイッチ。
   

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