JP2007080786A - マグネットスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ボビンとスリーブとの間の隙間を抑え、プランジャの摺動性を改善するとともに、耐振動性を向上することができるマグネットスイッチを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のスタータ用マグネットスイッチ１は、ボビン１０と、励磁コイル１１と、スリーブ１２と、プランジャ１３と、コア１４と、可動接点１５と、固定接点１６、１７とから構成されている。ボビン１０の貫通孔１０３は、鍔部１０１から鍔部１０２に向かってテーパ状に縮径している。スリーブ１２の外径は、貫通孔１０３の大径側から小径側に向かって、内周に沿うようにテーパ状に縮径している。これにより、ボビン１０とスリーブ１２との間の隙間を抑え、プランジャ１３の摺動性を改善するとともに、耐振動性を向上することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁力によって接点の開閉を行うマグネットスイッチに関する。

従来、ボビンとプランジャとの間にスリーブを挿設したマグネットスイッチが、特開平９−１９０７５８号公報や、特開２００２−１６８１６６号公報に開示されている。一般的に、ボビンは樹脂で成形されている。また、プランジャは、例えば鉄等の磁性体で構成されている。そのため、ボビンの貫通孔にプランジャが挿設され、軸方向に移動した場合、プランジャによって貫通孔の内周面が磨耗してしまう。そこで、ボビンとプランジャとの間に、例えば真鍮等の非磁性体からなるスリーブを挿設し、貫通孔の内周面の磨耗を防止している。
特開平９−１９０７５８号公報 特開２００２−１６８１６６号公報

ところで、樹脂成形後の取出しを容易にするために、ボビンを成形する金型には抜き勾配が設けられている。そのため、ボビンの貫通孔はテーパ状に縮径している。この貫通孔にスリーブを挿設する場合、スリーブの外径を貫通孔の小径側の内径に合わせなければならず、図８に示すように、貫通孔の大径側において、ボビンとスリーブとの間に隙間ができてしまう。この隙間によってスリーブが傾き、プランジャの摺動性を悪化させるという問題があった。また、マグネットスイッチの耐振動性を低下させるという問題もあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ボビンとスリーブとの間の隙間を抑え、プランジャの摺動性を改善するとともに耐振動性を向上することができるマグネットスイッチを提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、ボビンの貫通孔の大径側から小径側に向かって、スリーブの外径をテーパ状に縮径することで、ボビンとスリーブとの間の隙間を抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載のマグネットスイッチは、テーパ状に縮径する貫通孔を有するボビンと、前記ボビンに巻回され磁力を発生するコイルと、前記貫通孔に挿設される筒状のスリーブと、前記スリーブの内側に往復動可能に挿設され磁性体からなるプランジャと、前記プランジャとともに磁路を構成し、前記コイルの発生する磁力により前記プランジャを吸引する磁性体からなるコアと、前記プランジャと一体的に往復動する可動接点と、前記可動接点に対向して配設される固定接点とを備えたマグネットスイッチにおいて、前記スリーブは、前記貫通孔の大径側から小径側に向かって、外径がテーパ状に縮径していることを特徴とする。

この構成によれば、ボビンとスリーブとの間の隙間を抑えプランジャの摺動性を改善するとともに、耐振動性を向上することができる。スリーブの外径を、貫通孔の大径側から小径側に向かって、テーパ状に縮径させることで、スリーブの外周面がボビンの貫通孔の内周面に沿うようになり、ボビンとスリーブとの間の隙間が減少する。これにより、ボビンに対するスリーブのがたつきが抑えられ、プランジャの摺動性を改善するとともに、マグネットスイッチの耐振動性を向上することができる。

請求項２に記載のマグネットスイッチは、請求項１に記載のマグネットスイッチにおいて、さらに、前記スリーブは、小径側端部が互いに対向する前記プランジャと前記コアの間に配設されていることを特徴とする。この構成によれば、プランジャの吸引力を向上させることができる。スリーブの小径側端部を、互いに対向するプランジャとコアの間に配設することで、ギャップを小さくすることができる。そのため、磁気抵抗が抑えられ、プランジャの吸引力を向上させることができる。

請求項３に記載のマグネットスイッチは、請求項１又は２に記載のマグネットスイッチにおいて、さらに、前記スリーブは、端部の内径がそれ以外の内径より大きいことを特徴とする。この構成によれば、スリーブ端部におけるプランジャの引っ掛かりが抑えられ、プランジャを滑らかに往復動させることができる。

請求項４に記載のマグネットスイッチは、請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットスイッチにおいて、さらに、前記スリーブは、円筒絞り加工された有底円筒体の底部の周壁を切断して形成されていることを特徴とする。この構成によれば、円筒絞り加工により、スリーブ外径のテーパを確実に形成することができる。

請求項５に記載のマグネットスイッチは、請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットスイッチにおいて、さらに、前記スリーブは、円筒絞り加工された有底円筒体の底面を内径と同一径で切断して形成されていることを特徴とする。この構成によれば、スリーブをより長く形成することができる。有底円筒体の底面を内径と同一径で切断することで、底部の周壁を切断する場合に比べ、スリーブをより長く形成することができる。

請求項６に記載のマグネットスイッチは、請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットスイッチにおいて、さらに、前記スリーブは、円筒絞り加工された有底円筒体の底面を内径より小さい径で切断するとともに、端部を筒状に成形して形成されていることを特徴とする。この構成によれば、スリーブをさらに長く形成することができる。有底円筒体の底面を内径より小さい径で切断するとともに、端部を筒状に成形することで、底面を内径と同一径で切断する場合に比べ、スリーブをさらに長く形成することができる。

なお、本明細書でいう貫通孔の大径側及び小径側とは、貫通孔内径の大径側及び小径側を指すものである。また、スリーブの大径側及び小径側とは、スリーブ外径の大径側及び小径側を指すものである。

本発明に係るマグネットスイッチの実施形態を図面を参照して以下に説明する。本実施形態は、本発明に係るマグネットスイッチを、スタータ用モータへの給電を制御するとともに、ピニオン駆動用のレバーを駆動するスタータ用マグネットスイッチに適用した例を示す。なお、スタータ用モータについては、公知であるので詳細な説明は省略する。

本実施形態におけるスタータ用マグネットスイッチの部分断面図を図１に、スリーブ周辺の軸方向拡大断面図を図２に、スリーブの反鍔部側端部周辺の軸方向拡大断面図を図３に、スリーブの製造方法を説明する説明図を図４にそれぞれ示す。そして、図１〜図４を参照し構成、動作、効果の順で具体的に説明する。

まず、具体的構成について説明する。図１に示すように、スタータ用マグネットスイッチ１は、ボビン１０と、励磁コイル１１（コイル）と、スリーブ１２と、プランジャ１３と、コア１４と、可動接点１５と、固定接点１６、１７とから構成されている。

ボビン１０は、励磁コイル１１を保持するための部材である。ボビン１０は、円筒部１００と、円筒部１００の両端部からそれぞれ拡径方向に延出する鍔部１０１、１０２とからなり、絶縁性を有する樹脂によって一体成形されている。ところで、ボビン１０を成形する金型には、成形後の取出しを容易にするために、抜き勾配が設けられている。そのため、図２に示すように、円筒部１００の貫通孔１０３は、鍔部１０１から鍔部１０２に向かってテーパ状に縮径している。

励磁コイル１１は、プランジャ１３を吸引するための磁力を発生する部材である。図１に示すように、励磁コイル１１は、吸引コイル１１０と、保持コイル１１１とから構成され、ボビン１０の円筒部１００の外周に二層に分けて巻回されている。ここで、吸引コイル１１０は、プランジャ１３を吸引するための磁力を発生するコイルである。また、保持コイル１１１は、吸引されたプランジャ１３を保持するための磁力を発生するコイルである。

スリーブ１２は、プランジャ１３を往復動可能に支持するとともに、プランジャ１３によるボビン１０の磨耗を防止するための部材である。図２に示すように、スリーブ１２は、非磁性体からなる円筒部１２０と、円筒部１２０の一端部から拡径方向に延出する、同じく非磁性体からなる鍔部１２１とから構成されている。円筒部１２０の外径は、鍔部１２１側から反鍔部１２１側に向かってテーパ状に縮径している。また、図３に示すように、円筒部１２０の反鍔部１２１側端部の内径は、それ以外の部分の内径より若干大きくなっている。スリーブ１２は、図４に示すように、円筒絞り加工された非磁性体からなる有底円筒体の底部の周壁を切断して形成されている。そして、図２に示すように、スリーブ１２は、鍔部１２１側を貫通孔１０３の大径側（鍔部１０１側）に、反鍔部１２１側を貫通孔１０３の小径側（鍔部１０２側）にして、貫通孔１０３に挿設されている。つまり、円筒部１２０の外径は、貫通孔１０３の大径側から小径側に向かって、内周に沿うようにテーパ状に縮径している。

プランジャ１３は、励磁コイル１１の発生する磁力によって往復動し、可動接点１５及び固定接点１６、１７を介してスタータ用モータ（図略）への給電を制御するとともに、ピニオン駆動用のレバーを駆動する部材である。図１に示すように、プランジャ１３は、磁性体からなる大径円柱部１３０と、大径円柱部１３０の一端部から軸方向に連設される、同じく磁性体からなる小径円柱部１３１とから構成されている。大径円柱部１３０の他端部には、凹部１３２が形成されている。凹部１３２には、レバースプリング１３３によって後方（図中右方）に付勢されたレバー駆動用ロッド１３４が収容されている。ここで、レバー駆動用ロッド１３４は、ピニオン駆動用のレバー（図略）を駆動する部材である。プランジャ１３は、大径円柱部１３０の外周面をスリーブ１２の内周面に摺接させた状態で、スリーブ１２の内側に、軸方向に往復動可能に挿設されている。また、プランジャ１３と、後述するステーショナリコア１４１との間に設けられたリターンスプリング１３５によって、前方（図中左方）に付勢されている。

コア１４は、プランジャ１３とともに磁路を構成し、励磁コイル１１の発生する磁力でプランジャ１３を吸引する部材である。コア１４は、フレーム１４０と、ステーショナリコア１４１と、プレート１４２とから構成されている。

フレーム１４０は、磁性体からなる板状の底板部１４０ａと、底板部の両端部からそれぞれ同一方向に垂直に延出する、同じく磁性体からなる側板部１４０ｂとから構成されている。フレーム１４０の底板部１４０ａには、ステーショナリコア１４１が嵌合するとともに、プランジャ１３の小径円柱部１３１が挿通する貫通孔１４０ｃが設けられている。フレーム１４０は、底板部１４０ａをボビン１０の鍔部１０１に当接させた状態で、側板部１４０ｂが励磁コイル１１の巻回されたボビン１０の外周を覆うように固定されている。

ステーショナリコア１４１は、磁性体からなる円柱体である。ステーショナリコア１４１の中央部には、プランジャ１３の小径円柱部１３１が挿通する貫通孔１４１ａが設けられている。ステーショナリコア１４１は、貫通孔１４１ａにプランジャ１３の小径円柱部１３１を挿通させるとともに、一端部の外周面をスリーブ１２の内周面に当接させた状態で、他端部をフレーム１４０の貫通孔１４０ａに嵌合させ固定されている。

プレート１４２は、磁性体からなる板状体である。プレート１４２の中央部には、スリーブ１２の反鍔部１２１側端部が挿設されるとともに、プランジャ１３の大径円柱部１３０が挿通する貫通孔１４２ａが設けられている。プレート１４２は、貫通孔１４２ａにスリーブ１２の反鍔部１２１側端部を挿設するとともに、両端部をそれぞれフレーム１４０の側板部１４０ｂの端部に当接させた状態で固定されている。つまり、図２に示すように、プレート１４２の貫通孔１４２ａとプランジャ１３の大径円柱部１３０との間には、スリーブ１２において最も厚さの薄い反鍔部１２１側端部が配設されることになる。

このようにして構成された、ボビン１０、励磁コイル１１、スリーブ１２、プランジャ１３、及びコア１４は、図１に示すように、有底円筒状のスイッチケース１８（例えば、金属）に収容されている。

可動接点１５は、プランジャ１３と一体的に往復動することで、固定接点１６、１７間を電気的に接続又は切断する部材である。可動接点１５は、導電性の金属からなる板状体であり、プランジャ１３の小径円柱部１３１の端部に固定されている。

固定接点１６、１７は、可動接点１５と対向して配置され、可動接点１５によって電気的に接続されることで、バッテリ（図略）の直流電圧をスタータ用モータに供給する部材である。固定接点１６、１７は、導電性の金属からなるボルト状の円柱体であり、可動接点１５を覆う樹脂からなる有底円筒状の接点カバー１９の底部１９０に、それぞれ可動接点１５と対向して固定されている。

次に、具体的動作について説明する。イグニッションスイッチ（図略）がオンされると、吸引コイル１１０と保持コイル１１１に通電される。吸引コイル１１０と保持コイル１１１は、ともに磁力を発生する。プランジャ１３は、発生した磁力によって、リターンスプリング１３５を押し縮めながらステーショナリコア１４１に吸引される。プランジャ１３が吸引されることで、レバー駆動用ロッド１３４は、ピニオン駆動用のレバーを駆動し、スタータ用モータのピニオンをエンジン側のギヤに噛合させる。また、可動接点１５は固定接点１６、１７に当接する。このとき、吸引コイル１１０への通電が遮断され、保持コイル１１１への通電のみでプランジャ１３が保持される。可動接点１５が固定接点１６、１７に当接することで、バッテリの直流電圧がスタータ用モータに供給され、エンジンが始動する。

エンジンが始動し、イグニッションスイッチがオフされると、保持コイル１１１への通電が遮断される。保持コイル１１１の発生していた磁力は消滅する。プランジャ１３は、磁力が消滅したことで、リターンスプリング１３５によって吸引前の位置に押し戻される。プランジャ１３が押し戻されることで、レバー駆動用ロッド１３４は、吸引前の位置に戻り、スタータ用モータのピニオンがエンジン側のギヤから離れる。また、可動接点１５は固定接点１６、１７から離れる。可動接点１５が固定接点１６、１７から離れることで、バッテリからの直流電圧の供給が遮断され、スタータ用モータは停止する。

最後に、具体的効果について説明する。第１の実施形態によれば、ボビン１０とスリーブ１２との間の隙間を抑え、プランジャ１３の摺動性を改善するとともに、耐振動性を向上することができる。スリーブ１２の円筒部１２０の外径を、ボビン１０の貫通孔１０３の大径側から小径側に向かって、テーパ状に縮径させることで、円筒部１２０の外周面が貫通孔１０３の内周面に沿うようになり、ボビン１０とスリーブ１２との間の隙間が減少する。これにより、ボビン１０に対するスリーブ１２のがたつきが抑えられ、プランジャ１３の摺動性を改善するとともに、マグネットスイッチ１の耐振動性を向上することができる。

また、第１実施形態によれば、プランジャ１３の吸引力を向上させることができる。プレート１４２の貫通孔１４２ａとプランジャ１３の大径円柱部１３０との間に、スリーブ１２において最も厚さの薄い反鍔部１２１側端部が配設されることで、非磁性体からなるギャップを小さくすることができる。そのため、磁気抵抗が抑えられ、プランジャ１３の吸引力を向上させることができる。

さらに、第１実施形態によれば、スリーブ１２の円筒部１２０の反鍔部１２１側端部の内径を、それ以外の部分の内径より大きくすることで、スリーブ１２の端部におけるプランジャ１３の引っ掛かりが抑えられ、プランジャ１３を滑らかに往復動させることができる。

加えて、第１実施形態によれば、円筒絞り加工された非磁性体からなる有底円筒体の底部の周壁を切断してスリーブ１２を形成することで、スリーブ１２の外径のテーパを確実に形成することができる。

なお、本実施形態では、スリーブ１２が、円筒絞り加工された非磁性体からなる有底円筒体の底部の周壁を切断して形成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。図６に示すように、円筒絞り加工された非磁性体かなる有底円筒体の底面を内径と同一径で切断してスリーブ１２を形成してもよい。これにより、底部の周壁を切断する場合に比べ、スリーブ１２をより長く形成することができる。また、図７に示すように、円筒絞り加工された非磁性体かなる有底円筒体の底面を内径より小さい径で切断するとともに、端部を、例えばバーリングによって筒状に成形してスリーブ１２を形成してもよい。これにより、底面を内径と同一径で切断する場合に比べ、スリーブ１２をさらに長く形成することができる。また、材料を有効に利用でき、スリーブ１２のコストを低減することができる。

本実施形態におけるスタータ用マグネットスイッチの部分断面図である。 図１におけるスリーブ周辺の軸方向拡大断面図である。 図１におけるスリーブの反鍔部側端部周辺の軸方向拡大断面図である。 図１におけるスリーブの製造方法を説明する説明図である。 スリーブの別の製造方法を説明する説明図である。 スリーブのさらに別の製造方法を説明する説明図である。 スリーブ端部の成形方法を説明するための説明図である。 従来のマグネットスイッチにおけるボビンとスリーブの軸方向拡大断面図である。

符号の説明

１・・・スタータ用マグネットスイッチ、１０・・・ボビン、１００・・・円筒部、１０１、１０２・・・鍔部、１０３・・・貫通孔、１１・・・励磁コイル（コイル）、１１０・・・吸引コイル、１１１・・・保持コイル、１２・・・スリーブ、１２０・・・円筒部、１２１・・・鍔部、１３・・・プランジャ、１３０・・・大径円柱部、１３１・・・小径円柱部、１３２・・・凹部、１３３・・・レバースプリング、１３４・・・レバー駆動用ロッド、１３５・・・リターンスプリング、１４・・・コア、１４０・・・フレーム、１４０ａ・・・底板部、１４０ｂ・・・側板部、１４０ｃ・・・貫通孔、１４１・・・ステーショナリコア、１４１ａ・・・貫通孔、１４２・・・プレート、１４２ａ・・・貫通孔、１５・・・可動接点、１６、１７・・・固定接点、１８・・・スイッチケース、１９・・・接点カバー、１９０・・・底部

Claims (6)

1. テーパ状に縮径する貫通孔を有するボビンと、前記ボビンに巻回され磁力を発生するコイルと、前記貫通孔に挿設される筒状のスリーブと、前記スリーブの内側に往復動可能に挿設され磁性体からなるプランジャと、前記プランジャとともに磁路を構成し前記コイルの発生する磁力により前記プランジャを吸引する磁性体からなるコアと、前記プランジャと一体的に往復動する可動接点と、前記可動接点に対向して配設される固定接点と、を備えたマグネットスイッチにおいて、
   前記スリーブは、前記貫通孔の大径側から小径側に向かって、外径がテーパ状に縮径していることを特徴とするマグネットスイッチ。
2. 前記スリーブは、小径側端部が、互いに対向する前記プランジャと前記コアの間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のマグネットスイッチ。
3. 前記スリーブは、端部の内径がそれ以外の内径より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネットスイッチ。
4. 前記スリーブは、円筒絞り加工された有底円筒体の底部の周壁を切断して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットスイッチ。
5. 前記スリーブは、円筒絞り加工された有底円筒体の底面を内径と同一径で切断して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットスイッチ。
6. 前記スリーブは、円筒絞り加工された有底円筒体の底面を内径より小さい径で切断するとともに、端部を筒状に成形して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットスイッチ。

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