JP2007146782A - マグネットスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】固定磁気コアを構成するベース部と薄板を積層してなるディスク部との抜け止めを図ると共にディスク部の撓みを低減したマグネットスイッチを提供する。
【解決手段】マグネットスイッチ１によれば、固定磁気コア２６のディスク部３０を構成する複数の薄板３２〜３５のうち薄板３２が、その内径部３２ａにて延設部５４の外周に保持されてベース部２８の抜け止めを図ることができる。また、マグネットスイッチ１を作動させて可動接点１３が固定接点１２に当接し、プランジャ６が固定磁気コア２６のベース部２８に当接する時に、デイスク部３０全体が撓んで可動接点１３と固定接点１２との接触が不安定になることを防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンを始動させるためのスタータに用いるマグネットスイッチに関する。

従来、スタータのマグネットスイッチで用いられる固定磁気コアは、通常、押し出し成形で一体成形されている。このような磁気コアの欠点は、形状が複雑であるので、製造コストが増加することである。この問題を解決するために、固定磁気コアを、ベース部とディスク部との２つの部材で構成することが提案されている。その場合、簡単な構造のベース部は、押し出し成形、旋削、またはセンタリングで製造され、ディスク部は、プレス工程において、厚肉の金属板をスタンピングすることにより製造される。

しかし、可動磁気コアに接続された可動接触子を良好に案内するのに必要な厚肉のディスク部は、プレス成形しなければならないために、製造効率が悪く、また、ハイパワーのプレス機が必要であるので、製造コストが増加する。この問題を解決するために、ディスク部を薄板の積層体から構成し、ディスク部の内径部にベース部を圧入し保持して固定磁気コアを構成する旨の技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。
特表２００２−５２４８２６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された従来技術の固定磁気コアでは、ベース部をディスク部に圧入で保持しているため、ディスク部を構成する薄板毎の圧入部内径寸法のばらつきや、楕円、プレスの場合のせん断面による平面不足等により、保持荷重がばらついたり、スイッチの作動によりプランジャがベース部に当接することで、歪が繰り返し発生し、最悪の場合はベース部がディスク部から抜けるという問題点があった。また、ディスク部の剛性は板厚の３乗と枚数との積に比例するので、複数枚の薄板を積層してディスク部を構成した場合、１枚の厚肉板でディスク部を構成した場合よりも剛性が低下する。このため、マグネットスイッチを作動させて可動接点が固定接点に当接し、続いてプランジャが固定磁気コアのベース部に当接する時に、ディスク部の剛性が低いことに起因してデイスク全体が撓み、接点の接触が不安定になるという問題点もあった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、固定磁気コアを構成するベース部と薄板を積層してなるディスク部との抜け止めを図ると共にディスク部の撓みを低減したマグネットスイッチを提供することをその目的としている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．通電されて磁束を発生する励磁コイルと、その励磁コイルの一端側内周に配置される固定磁気コアと、前記励磁コイルの内周に前記固定磁気コアと対向して挿入され、前記励磁コイルへの通電時に前記固定磁気コア側へ吸引されるプランジャとを備え、モータの通電回路に接続される固定接点に対向して可動接点を駆動するマグネットスイッチであって、
前記固定磁気コアは、大径の円筒部と軸方向に延設された小径の延設部とを有するベース部と、内径部を有する複数の中空円板状の薄板を積層してなり且つ各内径部にて前記ベース部の延設部に取付けられるディスク部とを備え、
前記ベース部には、前記延設部の外周の一部に切欠部が形成されると共に、前記ディスク部を構成する複数の薄板のうち少なくとも一つの薄板が、その内径部にて前記延設部の切欠部に締まり嵌めされたことを特徴とするマグネットスイッチ。

手段１によれば、ディスク部を構成する複数の中空円板状の薄板のうち少なくとも一つの薄板が、その内径部にて延設部の外周の一部に形成された切欠部に締まり嵌めされているので、複数の薄板が軸方向に確実に保持され、ベース部とディスク部との抜け止めを図ることができる。また、ディスク部の撓みを低減することにより、マグネットスイッチを作動させて可動接点が固定接点に当接すると共に、プランジャが固定磁気コアのベース部に当接する時に、デイスク全体が撓んで接点の接触が不安定になることを防止することができる。

２．前記少なくとも一つの薄板の内径部及び前記延設部の切欠部は、前記内径部が前記切欠部に締まり嵌めされた状態で前記少なくとも一つの薄板と前記延設部との磁気的結合が図られるように寸法設定されたことを特徴とする手段１に記載のマグネットスイッチ。

手段２によれば、少なくとも一つの薄板の内径部及び延設部の切欠部は、内径部が切欠部に締まり嵌めされた状態で少なくとも一つの薄板と延設部との磁気的結合が図られることにより、確実に固定磁気回路を形成することができる。また、ベース部の保持荷重のための寸法管理が不要であり、磁気的なロスの少ない寸法を選定することができると共に、比較的低い荷重で組み付け可能であるので高い生産性を得ることができる。

３．前記少なくとも一つの薄板は、皿ばね形状に形成されたことを特徴とする手段１又は２に記載のマグネットスイッチ。

手段３によれば、少なくとも一つの薄板が皿ばね形状に形成され、その内径部に延設部の切欠部が挿通された状態で平坦な円板状に変形させることによって切欠部に締まり嵌めされる。よって、皿ばね形状の薄板をベース部に取付けた後には、隣接する他の薄板との間に隙間のない積層状態が形成されると共に、複雑な締まり嵌め構造を設けることなく、簡単な構造で特定の薄板の内径部を延設部の切欠部に締まり嵌めすることができる。

以下、本発明のマグネットスイッチの好適な実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるマグネットスイッチ１を示す断面図である。マグネットスイッチ１は、図１に示すように、カップ形状を有するスイッチヨーク２と、ボビン３に巻線されてスイッチヨーク２の内部に収容される励磁コイル４と、ボビン３の内周にスリーブ５を介して挿入されるプランジャ６と、このプランジャ６に固定されるシャフト７と、スタータ（図示せず）のモータ回路を開閉するモータ接点（後述する）等より構成される。

スイッチヨーク２は、径方向中央部に丸孔が開口する底壁部２ａと、この底壁部２ａの外周から筒状に延びて励磁コイル４の外周を覆う外壁部２ｂとが設けられている。このスイッチヨーク２は、マグネットスイッチ１の外枠を形成すると共に、固定磁気コア２６と協働して励磁コイル４の周囲に磁気回路を形成している。

励磁コイル４は、プランジャ６を吸引するための磁力を発生する吸引コイル４ａと、吸引されたプランジャ６を保持するための磁力を発生する保持コイル４ｂとで構成され、ボビン３に二重状態で巻線されている。

スリーブ６は、例えば、ステンレス製で円筒形状に設けられ、ボビン３の内周からスイッチヨーク２の底壁部２ａに開口する丸孔の内周にかけて配設されている。

プランジャ６は、スリーブ５の内側に挿入され、そのスリーブ５をガイド面として軸方向に可動すると共に、固定磁気コア２６との間に配置されるリターンスプリング９によって反鉄心方向（図示左方向）に付勢されている。

このプランジャ６は、励磁コイル４への通電によって固定磁気コア２６が磁化されると、その固定磁気コア２６との間に作用する吸引力により、リターンスプリング９を押し縮めながら図１の右方向へ移動する。また、励磁コイル４への通電が停止して吸引力が消滅すると、リターンスプリング９の反力を受けて、図１の左方向へ押し戻される。なお、図１の中心線より上側は、マグネットスイッチ１の作動状態を示し、中心線より下側は、マグネットスイッチ１の非作動状態を示している。

シャフト７は、一方の端部にフランジ部７ａが設けられ、このフランジ部７ａの端面がプランジャ６の端面に溶接等により固定されて、プランジャ６と一体に可動する。

モータ接点は、２本の端子ボルト１０，１１を介してモータ回路に接続される一組の固定接点１２と、この一組の固定接点１２に対向して可動する可動接点１３とで構成され、可動接点１３が両固定接点１２に当接して両固定接点１２間を導通することによりモータ接点が閉状態となり、可動接点１３が両固定接点１２から離れて両固定接点１２間の導通が遮断されることでモータ接点が開状態となる。

２本の端子ボルト１０，１１は、樹脂製の接点カバー１４に固定され、その接点カバー１４の内側にそれぞれ固定接点１２が設けられている。接点カバー１４は、図１に示すように、固定磁気コア２６との間にゴムパッキン１５を挟んで配置され、スイッチヨーク２の開口部にかしめ固定されている。

次に、固定磁気コア２６の詳細構成について図２を参照しつつ説明する。図２は、固定磁気コア２６の断面図である。固定磁気コア２６は、ベース部２８とディスク部３０とから構成されている。ベース部２８は、プランジャ６の凹型円錐台面６ａと係合する凸型円錐台面３６、大径の円筒部４１、及び軸方向に延びている小径の延設部５４を備えている。凸型円錐台面３８と円筒部４１とにより、ショルダ面４０が形成されている。ショルダ面４０は、プランジャ６が軸線方向に移動すると、プランジャ６の前端にある係合面４２と係合する。また、円筒部４１は、プランジャ６が軸線方向に移動することにより、軸線方向の位置が制御されるシャフト７の通路及び案内となる中心孔４４を有している。延設部５４の内径は、上述した中心孔４４となっている。延設部５４の外径は、円筒部４１の直径よりも小さく、ディスク部３０の中心孔５６に嵌合され、ディスク部３０は、中央で保持される。延設部５４基端部分の外周には、後述する薄板３２の板厚より僅かに大きい幅で凹溝状の切欠部５４ａが全周に形成されている。

ディスク部３０は、軸方向に積層された４枚の薄板３２〜３５のアッセンブリからなる。各薄板３２〜３５は、ディスク部３０の中心孔５６を形成する各内径部３２ａ〜３５ａを有し（図３参照）、薄板３２〜３５の積層体は、ベース部２８の延設部５４と等しい厚さとなっている。従って、延設部５４の端面は、端面側に配置された薄板３５の前面と同一面となる。

次に、ディスク部３０のベース部２８への組み付け前の状態及び各部の寸法関係について、図３乃至図５を参照しつつ説明する。図３は、固定磁気コア２６のベース部２８とディスク部３０とを分解して示す断面図である。図４（ａ）は、薄板３２の平面図、同図（ｂ）は組付け前の断面図、同図（ｃ）は組付け後の断面図である。図５（ａ）は、薄板３３〜３５の平面図、同図（ｂ）は断面図である。

ディスク部３０を構成する４枚の薄板３２〜３５の内、薄板３２は、中心に内径部３２ａが設けられた反りをもつ平面視円形の皿ばね状に形成されている（図４参照。）。一方、残りの３枚の薄板３３〜３５は、中心に各内径部３３ａ〜３５ａが設けられた平坦な円板形状に形成されている（図５参照。）。図３において、Ｄ１は、薄板３３〜３５の内径を、Ｄ２は、薄板３２のベース部２８への組み付け前の内径を、Ｄ３（≦Ｄ２）は、延設部５４の切欠部５４ａ以外における直径を、Ｄ４（＜Ｄ３）は、延設部５４の切欠部５４ａにおける直径をそれぞれ表している。

次に、ディスク部３０を構成する薄板３２〜３５のベース部２８への組み付け方法について説明する。薄板３２の内径部３２ａに延設部５４を先端から挿通させ、内径部３２ａが切欠部５４ａに位置する状態で、薄板３２の周縁部３２ｂに全体の反りをなくす方向へ外力を加える。これにより、薄板３２は、内径がＤ２（≧Ｄ３）からＤ２’（＜Ｄ３）に縮小して（図４参照）、内径部３２ａが延設部５４の切欠部５４ａに係合して締まり嵌めされると共に、薄板３２が薄板３３〜３５と同様の反りのない平坦な円板形状に変形する。続いて、薄板３３〜３５の内径部３３ａ〜３５ａを延設部５４に圧入して薄板３２〜３５を積層することによりディスク部３０が構成され、固定磁気コア２６の組み付けが完了する。

次に、マグネットスイッチ１の作動を説明する。励磁コイル４が通電されて固定磁気コア２６が磁化されると、固定磁気コア２６とプランジャ６との間に吸引力が作用するため、プランジャ６が固定磁気コア２６に吸引されて、リターンスプリング９を押し縮めながら図１の右方向へ移動する。このプランジャ６の移動により、シャフト７の端部に支持された可動接点１３の接点部１３ｃが固定接点１２に当接してモータ接点が閉状態になる。その後、励磁コイル４への通電停止により吸引力が消滅して、リターンスプリング９の反力でプランジャ６が図１の左方向へ押し戻されると、可動接点１３が固定接点１２から引き離されて、モータ接点が開状態となる。

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。本実施形態のマグネットスイッチ１によれば、固定磁気コア２６のディスク部３０を構成する複数の薄板３２〜３５のうち薄板３２が、その内径部３２ａにて延設部５４の外周に形成された切欠部５４ａに締まり嵌めされているので、ディスク部３０が軸方向に確実に保持されてベース部２８の抜け止めを図ることができる。

また、マグネットスイッチ１を作動させて可動接点１３が固定接点１２に当接し、プランジャ６が固定磁気コア２６のベース部２８に当接する時に、デイスク部３０全体が撓んで可動接点１３と固定接点１２との接触が不安定になることを防止することができる。すなわち、ディスク部３０の剛性は板厚の３乗と枚数との積に比例するので、複数枚の薄板を積層してディスク部３０を構成した場合、１枚の厚肉板でディスク部３０を構成した場合よりも剛性が低下して撓みやすくなるが、本実施形態では、薄板３２が内径部３２ａにて延設部５４の切欠部５４ａに締まり嵌めされることにより、ディスク部３０の撓みを低減されるので、デイスク部３０全体が撓んで可動接点１３と固定接点１２との接触が不安定になることが防止される。

また、薄板３２の内径部３２ａ及び延設部５４の切欠部５４ａは、内径部３２ａが切欠部５４ａに締まり嵌めされた状態で薄板３２と延設部５４との磁気的結合が図られるように寸法設定されているので、確実に固定磁気回路を形成することができる。また、ベース部２８の保持荷重のための寸法管理が不要であり、磁気的なロスの少ない寸法を選定することができると共に、比較的低い荷重で組み付け可能であるので高い生産性を得ることができる。

また、薄板３２は、皿ばね形状に形成され、内径部３２ａに延設部５４の切欠部５４ａを挿通した状態で平坦な円板状に変形させることによって切欠部５４ａに締まり嵌めされる。よって、皿ばね形状の薄板３２をベース部２８に取付けた後は、隣接する薄板３３との間に隙間のない積層状態が形成されると共に、複雑な締まり嵌め構造を設けることなく、簡単な構造で薄板３２の内径部３２ａを延設部５４の切欠部５４ａに締まり嵌めすることができる。

さらに、各薄板３２〜３５は、ローパワーの油圧プレスを使って、短時間でプレスできるので、製造コストを削減することができる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

例えば、前記実施形態では、延設部５４において最も基端側に配置される薄板３２に対応する位置に切欠部５４ａを形成した例を示したが、延設部５４の先端を除く軸方向の任意の位置に切欠部を形成することが可能である。図６（ａ）は、延設部５４において基端側から３枚目の薄板３４に対応する位置に切欠部５４ｂを形成した第一の変形例の固定磁気コア２６のベース部２８とディスク部３０とを分解して示すを示す断面図、同図（ｂ）は組付け後の状態を示す断面図である。本変形例によれば、薄板３４が、その内径部３４ａにて延設部５４の外周に形成された切欠部５４ｂに締まり嵌めされているので、ディスク部３０が軸方向に確実に保持されてベース部２８の抜け止めを図ることができる。

また、前記実施形態では、１枚の薄板３２を切欠部５４ａに締まり嵌めする構成としたが、延設部５４に２枚以上の薄板の厚さ分に相当する切欠部を形成し、２枚以上の薄板を切欠部に締まり嵌めする構成としてもよい。図７（ａ）は、延設部５４において基端側から１枚目の薄板３２及び２枚目の薄板３３に対応する位置に薄板２枚分の厚さに相当する切欠部５４ｃを形成した第二の変形例の固定磁気コア２６のベース部２８とディスク部３０とを分解して示すを示す断面図、（ｂ）は組付け後の状態を示す断面図である。本変形例によれば、薄板３２，３３が、それらの内径部３２ａ，３３ａにて延設部５４の外周に形成された切欠部５４ｃに締まり嵌めされているので、ディスク部３０が軸方向に確実に保持されてベース部２８の抜け止めを図ることができる。

また、前記実施形態では、切欠部５４ａに締まり嵌めされる薄板３２を皿ばね形状に形成し、内径部３２ａに切欠部５４ａを挿通した状態で、反りのない形状に変形させて締まり嵌めする構成としたが、これには限られない。例えば、薄板３２を平坦な円板状に形成し且つ内径を延設部５４（切欠部５４ａを除く）の直径より小さく設定しておき、薄板３２を加熱して内径を延設部５４の直径よりも大きく拡径させた状態で、延設部５４の切欠部５４ａ位置まで挿通し、その後、常温で冷却されて内径が元の大きさまで縮径することによって切欠部５４ａに締まり嵌めする構成としてもよい。

本発明は、スタータ用のマグネットスイッチにおいて固定磁気コアを構成するベース部と薄板を積層してなるディスク部との抜け止めを図ると共にディスク部の撓みを低減することが必要な場合に利用可能である。

本発明の一実施形態であるマグネットスイッチの断面図である。 本実施形態の固定磁気コアを示す断面図である。 固定磁気コアのベース部とディスク部とを分解して示す断面図である。 （ａ）は、薄板３２の平面図、（ｂ）は組付け前の断面図、（ｃ）は組付け後の断面図である。 （ａ）は、薄板３３〜３５の平面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は、第一の変形例の固定磁気コアのベース部とディスク部とを分解して示すを示す断面図、（ｂ）は組付け後の状態を示す断面図である。 （ａ）は、第二の変形例の固定磁気コアのベース部とディスク部とを分解して示すを示す断面図、（ｂ）は組付け後の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ マグネットスイッチ
４ 励磁コイル
６ プランジャ
１２ 固定接点
１３ 可動接点
２６ 固定磁気コア
２８ ベース部
３０ ディスク部
３２ 薄板
３２ａ 内径部
３３ 薄板
３３ａ 内径部
３４ 薄板
３４ａ 内径部
３５ 薄板
３５ａ 内径部
４１ 円筒部
５４ 延設部
５４ａ 切欠部
５４ｂ 切欠部
５４ｃ 切欠部

Claims (3)

1. 通電されて磁束を発生する励磁コイルと、その励磁コイルの一端側内周に配置される固定磁気コアと、前記励磁コイルの内周に前記固定磁気コアと対向して挿入され、前記励磁コイルへの通電時に前記固定磁気コア側へ吸引されるプランジャとを備え、モータの通電回路に接続される固定接点に対向して可動接点を駆動するマグネットスイッチであって、
   前記固定磁気コアは、大径の円筒部と軸方向に延設された小径の延設部とを有するベース部と、内径部を有する複数の中空円板状の薄板を積層してなり且つ各内径部にて前記ベース部の延設部に取付けられるディスク部とを備え、
   前記ベース部には、前記延設部の外周の一部に切欠部が形成されると共に、前記ディスク部を構成する複数の薄板のうち少なくとも一つの薄板が、その内径部にて前記延設部の切欠部に締まり嵌めされたことを特徴とするマグネットスイッチ。
2. 前記少なくとも一つの薄板の内径部及び前記延設部の切欠部は、前記内径部が前記切欠部に締まり嵌めされた状態で前記少なくとも一つの薄板と前記延設部との磁気的結合が図られるように寸法設定された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. 前記少なくとも一つの薄板は、皿ばね形状に形成された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。

Images