JP2007165020A - 電磁スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】可動接点と固定接点との安定的な接触を保つことのできる電磁スイッチを提供する。
【解決手段】固定鉄心１１の内側コア部１５は、吸着面１５ｂを形成する受け部１５ｃと、この受け部１５ｃの反吸着面側に設けられる圧入部１５ｄとを有し、この圧入部１５ｄをベースコア部１６の内周孔１６ａに圧入して、受け部１５ｃと圧入部１５ｄとの間に形成される段差面１５ｅをベースコア部１６の端面に当接させた状態でベースコア部１６に固定される。受け部１５ｃの反吸着面側には、ベースコア部１６との当接面積を減少する凹部１５ｆが周方向に４か所等間隔に設けられている。これにより、受け部１５ｃの剛性が低くなるため、プランジャが内側コア部１５に衝突した時に、受け部１５ｃを介してベースコア部１６へ伝達される衝撃が緩和される。その結果、可動接点と固定接点とが安定した接触を保持でき、接点間の導通不良を防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁石の吸引力を利用して電気接点を閉操作する電磁スイッチに関する。

従来技術として、特許文献１に記載されたスタータ用電磁スイッチがある。
この電磁スイッチは、スタータのモータ回路に設けられるメイン接点を開閉する働きを有し、そのメイン接点を構成する一組の固定接点と可動接点、及び電磁石の吸引力を利用して可動接点を駆動するソレノイドを備える。
ソレノイドは、電磁石を形成する電磁コイルと、電磁石により磁化される固定鉄心と、磁化された固定鉄心に吸引されるプランジャと、このプランジャの動きを可動接点に伝えるシャフト等より構成される。
特開平５−１２６０１８号公報

ところが、従来の電磁スイッチでは、過度の作動を繰り返すことにより、プランジャが吸引されて固定鉄心に衝突した時に、最悪の場合、その反力によってプランジャが跳ね返りを起こす可能性がある。このプランジャの跳ね返りにより、シャフトを介して可動接点を押圧する力が不安定になると、可動接点と固定接点との安定した接触を保持できなくなる。その結果、接点接触面の偏磨耗を引き起し、接点間の導通不良が発生して、スタータの始動不良に至る恐れがある。
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、可動接点と固定接点との安定的な接触を保つことにより、接点接触面の偏磨耗を抑制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）
本発明は、固定鉄心に吸引されるプランジャの動きに連動してシャフトが押し出されることにより、可動接点が一組の固定接点に当接してモータ回路を閉成する電磁スイッチであり、固定鉄心は、中心孔が形成される内側コア部と、この内側コア部を支持するリング状のベースコア部とを有している。
また、内側コア部は、プランジャに対する吸着面を形成する受け部と、この受け部の反吸着面側に設けられて、受け部より外径が小さく形成された圧入部とを有し、この圧入部をベースコア部の内周孔に圧入して、受け部と圧入部との間に形成される段差面をベースコア部の端面に当接させた状態でベースコア部に固定されており、受け部には、プランジャが衝突した時の衝撃を緩和する衝撃緩和手段として、ベースコア部の端面に当接する段差面にベースコア部との当接面積を減少する凹部が設けられていることを特徴とする。

上記の構成では、ベースコア部の端面に当接する内側コア部の段差面に凹部が設けられることにより、凹部を設けていない場合と比較して、受け部の剛性が低下する。これにより、プランジャの衝突によって発生した衝撃が受け部を介してベースコア部へ伝達される際に、その衝撃が緩和されるため、衝突時の反力が小さくなる。その結果、反力によるプランジャの跳ね返りを防止でき、可動接点と固定接点とが安定した接触を保持できるので、接点接触面の偏磨耗を抑制でき、接点間の導通不良を防止できる。

（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、段差面に設けられる凹部は、段差面の周方向に複数箇所且つ等間隔に設けられていることを特徴とする。
この場合、プランジャが受け部に衝突して発生する衝撃がベースコア部へ局部的に集中して伝達されることはなく、周方向に分散されるため、プランジャに対して安定した吸着面を維持でき、吸着力の低下を防止できる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、段差面に設けられる凹部は、中心孔に対し同心円状に形成されていることを特徴とする。
この場合、プランジャが受け部に衝突して発生する衝撃がベースコア部へ局部的に集中して伝達されることはなく、周方向に均等に加わるため、プランジャに対して安定した吸着面を維持でき、吸着力の低下を防止できる。

（請求項４の発明）
本発明は、固定鉄心に吸引されるプランジャの動きに連動してシャフトが押し出されることにより、可動接点が一組の固定接点に当接してモータ回路を閉成する電磁スイッチであり、固定鉄心は、中心孔が形成される内側コア部と、この内側コア部を支持するリング状のベースコア部とを有している。
また、内側コア部は、プランジャに対する吸着面を形成する受け部と、この受け部の反吸着面側に設けられて、受け部より外径が小さく形成された圧入部とを有し、この圧入部をベースコア部の内周孔に圧入して、受け部と圧入部との間に形成される段差面をベースコア部の端面に当接させた状態でベースコア部に固定されており、ベースコア部は、プランジャが内側コア部に衝突した時の衝撃を緩和する衝撃緩和手段として、内側コア部の段差面が当接する内周孔の周囲に段差面との当接面積を減少する凹部が設けられていることを特徴とする。

上記の構成では、ベースコア部の内周孔の周囲に凹部が設けられることにより、凹部を設けていない場合と比較して、受け部の段差面に当接するベースコア部の剛性が低下する。これにより、プランジャの衝突によって発生した衝撃が受け部を介してベースコア部へ伝達される際に、その衝撃が緩和されるため、衝突時の反力が小さくなる。その結果、反力によるプランジャの跳ね返りを防止でき、可動接点と固定接点とが安定した接触を保持できるので、接点接触面の偏偏磨耗を抑制でき、接点間の導通不良を防止できる。

（請求項５の発明）
請求項４に記載した電磁スイッチにおいて、内周孔の周囲に設けられる凹部は、周方向に複数箇所且つ等間隔に設けられていることを特徴とする。
この場合、プランジャが受け部に衝突して発生する衝撃がベースコア部へ局部的に集中して伝達されることはなく、周方向に分散されるため、プランジャに対して安定した吸着面を維持でき、吸着力の低下を防止できる。

（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、圧入部の角部および内周孔の周縁にそれぞれ面取りが設けられていることを特徴とする。
これにより、圧入部を内周孔に圧入する際に、両者の面取りにガイドされて圧入できるため、圧入作業を容易にできる。

（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、圧入部の角部および内周孔の周縁に設けられる面取りは、内周孔に圧入される圧入部の圧入長さ（圧入代）の半分以下であることを特徴とする。
面取りを必要以上に大きく形成すると、その分、固定鉄心の磁路断面積が減少するため、プランジャを吸引する吸引力が低下する恐れがある。そこで、圧入部の角部および内周孔の周縁に設けられる面取りを圧入代の半分以下に設定することで、磁路断面積の減少による吸引力の低下を抑制できる。

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、図４はスタータ２の側面図である。
実施例１に示す電磁スイッチ１は、例えば、自動車用エンジンを始動するためのスタータ２に用いられる。
スタータ２は、図４に示す様に、回転力を発生するモータ３と、このモータ３の駆動トルクが伝達されて回転するピニオンギヤ４とを有し、このピニオンギヤ４がエンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わされ、ピニオンギヤ４からリングギヤにモータ３の駆動トルクを伝達してエンジンを始動させる周知の働きを有している。

電磁スイッチ１は、モータ３の通電回路（モータ回路と呼ぶ）に設けられるメイン接点を開閉すると共に、図示しないシフトレバーを介して、ピニオンギヤ４をリングギヤに噛み合わせる働きを有し、図１に示す様に、メイン接点を構成する一組の固定接点５と可動接点６、及び電磁石の吸引力を利用して可動接点６を駆動するソレノイド７を有する。
ソレノイド７は、ヨークを形成するスイッチケース８と、ボビン９に巻線されてスイッチケース８の内部に収容される電磁コイル１０と、この電磁コイル１０への通電によって磁化される固定鉄心１１と、ボビン９の内周にスリーブ１２を介して挿入されるプランジャ１３と、このプランジャ１３の動きを可動接点６に伝えるシャフト１４等より構成される。

スイッチケース８は、ソレノイド７の外枠（ケース）を形成すると共に、固定鉄心１１と共に電磁コイル１０の周囲に固定磁路を形成している。
電磁コイル１０は、プランジャ１３を吸引するための磁力を発生する吸引コイル１０ａと、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保持コイル１０ｂとで構成され、ボビン９に二層状態で巻線されている。
固定鉄心１１は、プランジャ１３に対向して配置される内側コア部１５と、この内側コア部１５を支持するベースコア部１６とで構成され、このベースコア部１６の外周端部がスイッチケース８の内周に設けられる段差に当接して位置決めされている。

プランジャ１３は、スリーブ１２の内周で内側コア部１５と対向して配置されると共に、その内側コア部１５との間に配設されるリターンスプリング１７により反コア部方向（図１の左方向）へ付勢されている。なお、このプランジャ１３には、ドライブスプリング１８と共にシフト用ロッド１９が組み付けられ、このシフト用ロッド１９に前記シフトレバーが連結される。

シャフト１４は、一方の端部にフランジ部１４ａが設けられ、このフランジ部１４ａがプランジャ１３の端面に固定されて、プランジャ１３と一体に可動する。シャフト１４の他方の端部は、内側コア部１５に形成される中心孔１５ａ（図２参照）を挿通して、スイッチカバー２０の内部に形成される接点室２１に入り込んでいる。
スイッチカバー２０は、例えば、樹脂成形品であり、ベースコア部１６との間にゴムパッキン２２を挟んで配置され、スイッチケース８の端部にかしめ固定されて、ゴムパッキン２２との間に接点室２１を形成している。

一組の固定接点５は、スイッチカバー２０に固定される２本の外部端子２３、２４を介してモータ回路に接続され、スイッチカバー２０の内側に取り出された外部端子２３、２４の頭部と一体に設けられている。２本の外部端子２３、２４は、バッテリケーブルを介して車載バッテリ（図示せず）に接続されるＢ端子２３と、モータ３から取り出されたリード線２５（図４参照）が接続されるＭ端子２４である。
可動接点６は、接点室２１に入り込んだシャフト１４の端部にインシュレータ２６を介して取り付けられ、且つシャフト１４のフランジ部１４ａとインシュレータ２６との間に配設される接点スプリング２７によってシャフト１４の先端側（図４の右方向）へ付勢され、シャフト１４の先端部に取り付けられたストッパ部材２８に位置決めされている。

次に、固定鉄心１１の詳細な構成を図２及び図３を参照して説明する。
固定鉄心１１は、上記の様に、内側コア部１５とベースコア部１６とで構成され、内側コア部１５に本発明の衝撃緩和手段が設けられている。
内側コア部１５は、図２に示す様に、プランジャ１３に対する吸着面１５ｂ（吸引されたプランジャ１３が当接する面）を形成する受け部１５ｃと、この受け部１５ｃの反吸着面側に設けられて、受け部１５ｃより外径が小さく形成された圧入部１５ｄとを有し、この圧入部１５ｄをベースコア部１６の内周孔１６ａ（図３参照）に圧入して、受け部１５ｃと圧入部１５ｄとの間に形成される段差面１５ｅをベースコア部１６の端面に当接させた状態でベースコア部１６に固定される。
ベースコア部１６は、径方向の中央部に内周孔１６ａを有するリング形状に設けられている。

内側コア部１５の受け部１５ｃは、吸着面１５ｂの中央部にテーパ孔が形成され、このテーパ孔に前記リターンスプリング１７の反プランジャ側端部が挿入される。また、受け部１５ｃの反吸着面側、つまり段差面１５ｅには、前記衝撃緩和手段として、ベースコア部１６との当接面積を減少する凹部１５ｆ（図３参照）が設けられている。この凹部１５ｆは、段差面１５ｅの周方向に４か所、等間隔に設けられている。これにより、受け部１５ｃの反吸着面側には、凹部１５ｆと凹部１５ｆとの間に脚部１５ｇが４か所残され、この脚部１５ｇの端面（段差面１５ｅ）がベースコア部１６の端面に当接している。なお、脚部１５ｇの長さ、つまり凹部１５ｆの深さは、受け部１５ｃの軸方向長さの略半分である。
圧入部１５ｄの内周には、リターンスプリング１７の端部を受けるスプリング受け部１５ｈが全周に設けられ、このスプリング受け部１５ｈの内周に前記中心孔１５ａが形成されている。

次に、電磁スイッチ１の作動を説明する。
図示しないＩＧキーあるいは始動ボタンのオン操作により電磁コイル１０に通電されると、電磁石が形成されて固定鉄心１１が磁化されるため、内側コア部１５とプランジャ１３との間に吸引力が作用して、プランジャ１３がリターンスプリング１７を押し縮めながらコア部側（図１の右方向）へ移動する。このプランジャ１３の移動により、プランジャ１３に固定されたシャフト１４が押し出されて、シャフト１４の端部に支持された可動接点６が一組の固定接点５に当接する。その後、プランジャ１３は、接点スプリング２７を押し縮めながら更に移動して、内側コア部１５の端面に当接して停止する。

これにより、接点スプリング２７の圧縮荷重が可動接点６に付与され、その可動接点６が一組の固定接点５に押し付けられることで、メイン接点が閉状態となり、バッテリからモータ３へ給電される。
エンジン始動後、ＩＧキーあるいは始動ボタンのオフ操作により、電磁コイル１０への通電が停止されて電磁石の吸引力が消滅すると、リターンスプリング１７の反力でプランジャ１３が反コア部方向へ押し戻されるため、可動接点６が一組の固定接点５から離れてメイン接点が開状態となり、モータ３への給電が停止される。

（実施例１の作用及び効果）
本実施例の固定鉄心１１は、内側コア部１５に設けられる受け部１５ｃの反吸着面側に複数の凹部１５ｆが設けられ、凹部１５ｆと凹部１５ｆとの間に形成される脚部１５ｇの端面（段差面１５ｅ）がベースコア部１６の端面に当接している。このため、プランジャ１３が吸引されて受け部１５ｃの吸着面１５ｂに衝突した時に発生する衝撃は、４か所の脚部１５ｇを介してベースコア部１６に伝達される。この場合、受け部１５ｃの反吸着面側に凹部１５ｆが設けられていない構成と比較すると、受け部１５ｃの剛性が低くなるため、受け部１５ｃを介してベースコア部１６へ伝達される衝撃が緩和される。
これにより、プランジャ１３の衝突時にプランジャ１３に作用する反力が小さくなるため、プランジャ１３の跳ね返りを防止でき、可動接点６と固定接点５とが安定した接触を保持できるので、接点接触面の偏磨耗を抑制でき、接点間の導通不良を防止できる。

図５（ａ）ベースコア部１６の平面図、（ｂ）ベースコア部１６のＡ−Ａ断面図、（ｃ）ベースコア部１６の斜視図である。
この実施例２では、固定鉄心１１のベースコア部１６に衝撃緩和手段を設けた一例を説明する。
ベースコア部１６には、図５に示す様に、内周孔１６ａの周囲に内側コア部１５との当接面積を減少する凹部１６ｂが設けられている。
この凹部１６ｂは、内周孔１６ａの周囲に４か所、等間隔に設けられている。従って、内周孔１６ａの周囲には、凹部１６ｂと凹部１６ｂとの間に内側コア部１５の段差面１５ｅ（受け部１５ｃの反吸着面側の端面）を受ける支持部１６ｃが４か所残されている。なお、支持部１６ｃの長さ（凹部１６ｂの深さ）は、ベースコア部１６の軸方向長さの略半分である。

上記の構成によれば、内周孔１６ａの周囲に凹部１６ｂを設けていない場合と比較して、内側コア部１５の段差面１５ｅに当接するベースコア部１６の剛性が低下する。このため、プランジャ１３の衝突によって発生した衝撃が内側コア部１５を介してベースコア部１６へ伝達される際に、その衝撃が緩和されて、衝突時にプランジャ１３に作用する反力が小さくなる。これにより、実施例１の場合と同様に、プランジャ１３の跳ね返りを防止でき、可動接点６と固定接点５とが安定した接触を保持できるので、接点接触面の偏磨耗を抑制でき、接点間の導通不良を防止できる。

図６は実施例３に係る内側コア部１５とベースコア部１６の断面図である。
この実施例３では、内側コア部１５の圧入部１５ｄおよびベースコア部１６に形成される内周孔１６ａにそれぞれ面取りを設けた一例を説明する。
圧入部１５ｄの角部および内周孔１６ａの周縁には、図６に示す様に、それぞれ面取り１５ｉ、１６ｄが形成されている。この面取り１５ｉ、１６ｄは、内周孔１６ａに圧入される圧入部１５ｄの長さ（圧入代）の半分以下であることが望ましい。
これにより、内側コア部１５の圧入部１５ｄをベースコア部１６の内周孔１６ａに圧入する際に、両者の面取り１５ｉ、１６ｄにガイドされて圧入できるため、圧入作業を容易にできる。また、両者の面取り１５ｉ、１６ｄを圧入代の半分以下に設定することで、磁路断面積の減少による吸引力の低下を抑制できる。
なお、図６では、内側コア部１５に衝撃緩和手段（凹部１５ｆ）を設けているが、実施例２と同様に、ベースコア部１６に衝撃緩和手段（凹部１６ｂ）を設けても良い。

電磁スイッチの断面図である。 （ａ）内側コア部の吸着面側を示す平面図、（ｂ）内側コア部の側面図、（ｃ）内側コア部の反吸着面側を示す平面図である（実施例１）。 固定鉄心（内側コア部とベースコア部）の断面図である（実施例１）。 スタ−タの側面図である。 （ａ）ベースコア部の平面図、（ｂ）ベースコア部のＡ−Ａ断面図、（ｃ）ベースコア部の斜視図である（実施例２）。 内側コア部とベースコア部の断面図である（実施例３）。

符号の説明

１ 電磁スイッチ
５ 固定接点
６ 可動接点
１０ 電磁コイル
１１ 固定鉄心
１３ プランジャ
１４ シャフト
１５ 内側コア部
１５ａ 中心孔
１５ｂ 吸着面
１５ｃ 受け部
１５ｄ 圧入部
１５ｅ 段差面
１５ｆ 内側コア部に設けられた凹部（衝撃緩和手段）
１５ｉ 圧入部の面取り
１６ ベースコア部
１６ａ ベースコア部の内周孔
１６ｂ ベースコア部に設けられた凹部（衝撃緩和手段）
１６ｄ 内周孔の面取り

Claims (7)

1. モータ回路に接続される一組の固定接点と、
   この一組の固定接点間を断続する可動接点と、
   通電時に電磁石を形成する電磁コイルと、
   この電磁コイルの一端側に配置されて前記電磁石により磁化される固定鉄心と、
   前記電磁コイルの内周を軸方向に可動するプランジャと、
   前記固定鉄心の径方向中央部に開けられた中心孔を通って軸方向に可動すると共に、前記固定鉄心の反プランジャ側へ突き出る一端側の端部に前記可動接点を支持するシャフトとを備え、
   前記固定鉄心に吸引される前記プランジャの動きに連動して前記シャフトが押し出されることにより、前記可動接点が前記一組の固定接点に当接して前記モータ回路を閉成する電磁スイッチにおいて、
   前記固定鉄心は、前記中心孔が形成される内側コア部と、この内側コア部を支持するリング状のベースコア部とを有し、
   前記内側コア部は、前記プランジャに対する吸着面を形成する受け部と、この受け部の反吸着面側に設けられて、前記受け部より外径が小さく形成された圧入部とを有し、この圧入部を前記ベースコア部の内周孔に圧入して、前記受け部と前記圧入部との間に形成される段差面を前記ベースコア部の端面に当接させた状態で前記ベースコア部に固定されており、前記受け部には、前記プランジャが衝突した時の衝撃を緩和する衝撃緩和手段として、前記ベースコア部の端面に当接する前記段差面に前記ベースコア部との当接面積を減少する凹部が設けられてい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、
   前記段差面に設けられる凹部は、前記段差面の周方向に複数箇所且つ等間隔に設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
3. 請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記段差面に設けられる凹部は、前記中心孔に対し同心円状に形成されていることを特徴とする電磁スイッチ。
4. モータ回路に接続される一組の固定接点と、
   この一組の固定接点間を断続する可動接点と、
   通電時に電磁石を形成する電磁コイルと、
   この電磁コイルの一端側に配置されて前記電磁石により磁化される固定鉄心と、
   前記電磁コイルの内周を軸方向に可動するプランジャと、
   前記固定鉄心の径方向中央部に開けられた中心孔を通って軸方向に可動すると共に、前記固定鉄心の反プランジャ側へ突き出る一端側の端部に前記可動接点を支持するシャフトとを備え、
   前記固定鉄心に吸引される前記プランジャの動きに連動して前記シャフトが押し出されることにより、前記可動接点が前記一組の固定接点に当接して前記モータ回路を閉成する電磁スイッチにおいて、
   前記固定鉄心は、前記中心孔が形成される内側コア部と、この内側コア部を支持するリング状のベースコア部とを有し、
   前記内側コア部は、前記プランジャに対する吸着面を形成する受け部と、この受け部の反吸着面側に設けられて、前記受け部より外径が小さく形成された圧入部とを有し、この圧入部を前記ベースコア部の内周孔に圧入して、前記受け部と前記圧入部との間に形成される段差面を前記ベースコア部の端面に当接させた状態で前記ベースコア部に固定されており、
   前記ベースコア部は、前記プランジャが前記内側コア部に衝突した時の衝撃を緩和する衝撃緩和手段として、前記内側コア部の段差面が当接する前記内周孔の周囲に前記段差面との当接面積を減少する凹部が設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
5. 請求項４に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記内周孔の周囲に設けられる凹部は、周方向に複数箇所且つ等間隔に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１〜５に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、
   前記圧入部の角部および前記内周孔の周縁にそれぞれ面取りが設けら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、
   前記圧入部の角部および前記内周孔の周縁に設けられる面取りは、前記内周孔に圧入される前記圧入部の圧入長さ（圧入代）の半分以下であることを特徴とする電磁スイッチ。
   

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