JP2007165022A - 電磁スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】過酷な条件下においても、スイッチカバー１８に対するスイッチケース８のかしめ力を維持できる電磁スイッチを提供する。
【解決手段】スイッチカバー１８は、スイッチケース８の薄肉円筒部８ｂの内周に嵌合する脚部２７を有し、この脚部２７の先端外周部に形成された段差２７ａを利用して配置されるシール部材２０を介してベースコア部１１ｂの端面に脚部２７の先端面が着座して組み付けられる。このスイッチカバー１８は、脚部２７の外周部に溝部２８が形成され、この溝部２８にスイッチケース８の薄肉円筒部８ｂをかしめることで、スイッチケース８に固定される。薄肉円筒部８ｂのかしめ部２９は、溝部２８の両側面に密着した状態でかしめられ、脚部２７に対し前後方向にかしめ力が働いている。これにより、スイッチカバー１８がスイッチケース８に安定して固定されている。
【選択図】図２

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の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、図５に示す様に、メイン接点を構成する一組の固定接点１００と可動接点１１０、電磁コイル１２０への通電により固定鉄心１３０を磁化して電磁石を形成し、その電磁石の吸引力でプランジャ１４０を吸引して可動接点１１０を駆動するソレノイド１５０、および固定接点１００を保持するスイッチカバー１６０を備え、このスイッチカバー１６０が、ソレノイド１５０のヨークを形成するスイッチケース１７０の端部にかしめ固定されている。

また、スイッチカバー１６０は、固定鉄心１３０の反コイル側端面（図示右側端面）に着座する脚部１６１を有すると共に、この脚部１６１の外周に段差が形成され、その段差を利用して固定鉄心１３０との間に配置されるシール部材１８０が、スイッチケース１７０のかしめ力により圧縮されることで、スイッチケース１７０と固定鉄心１３０及びスイッチカバー１６０の三者間のシール性が確保されている。
なお、スイッチカバー１６０の脚部１６１は、シール部材１８０を圧縮した状態で固定鉄心１３０の端面に着座する様に設定されているが、シール部材１８０の圧縮反力によって脚部１６１が固定鉄心１３０の端面から若干浮いた状態であっても、シール部材１８０の反力でスイッチカバー１６０のがたつきが抑えられ、スイッチケース１７０によって確実に固定される。
特開平５−１２６０１８号公報

ところが、スタータ用の電磁スイッチは、高温下及び高振動下の過酷な条件で使用されることが多いため、ゴム部品であるシール部材１８０にへたりが発生すると、シール部材１８０の反力が低下して、スイッチケース１７０のかしめ力によってスイッチカバー１６０を確実に固定することが困難になる。このため、スイッチカバー１６０の脚部１６１と固定鉄心１３０の端面との間に微小な隙間が発生すると、スイッチ作動時にプランジャ１４０が固定鉄心１３０に衝突した時の衝撃反力により、スイッチケース１７０とスイッチカバー１６０との間に軸方向の変位差が発生する〔図６（ｂ）参照〕。

これにより、スイッチカバー１６０に固定された固定接点１００と、シャフト１９０に支持された可動接点１１０との間にも変位差が発生して、可動接点１１０が固定接点１００から瞬間的に離れるチャタリング現象を生じる。その結果、可動接点１１０のチャタリングによって瞬間的に電流が遮断され〔図６（ａ）参照〕、火花が発生することにより、接点磨耗が促進されて、接点寿命が低下する問題を生じる。なお、図６（ａ）は、メイン接点に流れる電流を測定したもので、メイン接点が閉じた後、スイッチケース１７０とスイッチカバー１６０との間に軸方向の変位差が発生した時点で、瞬間的な電流遮断が発生している。つまり、可動接点１１０にチャタリングが発生していることを表している。
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、過酷な条件下での使用においても、スイッチカバーに対するスイッチケースのかしめ力を長期に渡り維持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、一組の固定接点を保持するスイッチカバーと、電磁石の吸引力によりプランジャを吸引して可動接点を駆動するソレノイドとを備える。
スイッチカバーは、スイッチケースの内周に嵌合する筒状の脚部を有すると共に、この脚部の外周部に段差が形成され、その段差を利用して配置されるシール部材を介して固定鉄心の端面に脚部が着座して組み付けられ、スイッチケースは、スイッチカバーをかしめ固定するかしめ部が設けられ、このかしめ部には、スイッチカバーに対しプランジャが可動する両方向（前後方向と呼ぶ）にかしめ力が働いていることを特徴とする。

シール部材の圧縮反力によってスイッチカバーの脚部が固定鉄心の端面から若干浮いた状態で組み付けられていた場合に、例えば、過酷な条件下での使用によりシール部材にへたりが発生すると、脚部と固定鉄心との間に微小な隙間が発生する。これに対し、本発明では、スイッチケースのかしめ力がスイッチカバーに対し前後方向に働いているため、スイッチカバーをスイッチケースにがたつくこと無く安定して固定できる。
これにより、プランジャが吸引されて固定鉄心に衝突した時の衝撃反力によってスイッチケース及びスイッチカバーが軸方向に変位した時に、両者の変位差を小さく抑えることができる。その結果、可動接点のチャタリングを防止でき、瞬間的な電流遮断による火花の発生を低減できるので、接点磨耗を抑制でき、接点の長寿命化を図ることができる。

（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、スイッチカバーの外周部に内径側へ凹む溝部が形成され、スイッチケースは、溝部の前後方向の両側面にかしめ部が密着していることを特徴とする。
これにより、スイッチケースのかしめ力がスイッチカバーに対し前後方向に働くため、シール部材にへたりが発生することに関わりなく、スイッチカバーをスイッチケースに安定して固定できる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した電磁スイッチにおいて、スイッチカバーは、スイッチケースにより全周に渡ってかしめ固定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イッチカバー及び固定鉄心との間でシール部材の締め代を全周に渡って均等に維持できるので、スイッチ内外のシール性を更に向上できる。

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２はスイッチケース８とスイッチカバー１８とのかしめ構造を示す断面図、図３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３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に対する吸着面を形成する内側コア部１１ａと、この内側コア部１１ａを支持するリング形状のベースコア部１１ｂとで構成され、このベースコア部１１ｂの外径部がスイッチケース８の内周に設けられる段差８ａ（図２参照）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１１ａと対向して配置されると共に、その内側コア部１１ａとの間に配設されるリターンスプリング１５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１６と共にシフト用ロッド１７が組み付けられ、このシフト用ロッド１７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１１ａに形成される中心孔を通って、スイッチカバー１８の内部に形成される接点室１９に入り込んでいる。
スイッチカバー１８は、例えば、樹脂成形品であり、ベースコア部１１ｂの反コイル側（図示右側）にシール部材２０を介して組み付けられ、スイッチケース８の端部にかしめ固定されている。

一組の固定接点５は、スイッチカバー１８に固定される２本の外部端子２１、２２を介してモータ回路に接続され、スイッチカバー１８の内側に取り出された外部端子２１、２２の頭部と一体に設けられている。２本の外部端子２１、２２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２１と、モータ３から取り出されたリード線２３（図３参照）が接続されるＭ端子２２である。
可動接点６は、接点室１９に入り込んだシャフト１４の端部にインシュレータ２４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２４との間に配設される接点圧スプリング２５によりシャフト１４の先端側（図１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２６に位置決めされている。

続いて、スイッチケース８とスイッチカバー１８とのかしめ構造について、図２を参照して説明する。
スイッチケース８は、ヨークを形成する部分より開口端側（図示右側）に肉厚を薄く形成した薄肉円筒部８ｂが設けられている。
スイッチカバー１８は、スイッチケース８の薄肉円筒部８ｂの内周に嵌合する筒状の脚部２７を有すると共に、この脚部２７の先端外周部に段差２７ａが形成され、その段差２７ａを利用して配置されるシール部材２０（本実施例では板状のガスケット）を介してベースコア部１１ｂの端面に脚部２７の先端面が着座して組み付けられる。

シール部材２０は、脚部２７に形成された段差２７ａの軸方向端面とベースコア部１１ｂの反コイル側端面との間および前記段差２７ａの径方向端面とスイッチケース８との間に圧縮された状態で配置され、スイッチケース８とスイッチカバー１８及びベースコア部１１ｂの三者間を液密にシールしている。
また、スイッチカバー１８は、脚部２７の外周部に内径側へ凹む断面凹状の溝部２８が全周に渡って形成され、この溝部２８にスイッチケース８の薄肉円筒部８ｂをかしめることで、スイッチケース８に固定される。なお、薄肉円筒部８ｂのかしめ部２９は、脚部２７の前後方向（図示左右方向）における溝部２８の両側面に密着した状態でかしめられ、脚部２７に対し前後方向にかしめ力が働いている。

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１１ａ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１５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、接点圧スプリング２５を押し縮めながら更に移動して、内側コア部１１ａの端面（吸着面）に当接して停止する。

これにより、接点圧スプリング２５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、始動スイッチのオフ操作により、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１５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）
本実施例の電磁スイッチ１は、スイッチケース８の薄肉円筒部８ｂにスイッチカバー１８をかしめ固定するかしめ部２９が設けられている。このかしめ部２９は、溝部２８の両側面に密着した状態でかしめられ、脚部２７に対し前後方向にかしめ力が働いている。これにより、過酷な条件下（例えば高温下及び高振動下）での使用により、シール部材２０にへたりが発生する場合でも、スイッチカバー１８をスイッチケース８に安定して固定できる。その結果、プランジャ１３が吸引されて内側コア部１１ａに衝突した時の衝撃反力によってスイッチケース８及びスイッチカバー１８が軸方向に変位した時に、両者の変位差を小さく抑えることが可能である。

実際に、スイッチケース８及びスイッチカバー１８の変位を測定した結果では、図４（ｂ）に示す様に、プランジャ１３が内側コア部１１ａに衝突した時の衝撃反力によって、スイッチケース８及びスイッチカバー１８がプランジャ１３の作動方向（プランジャ１３が吸引されて移動する方向：図１の右方向）に変位した際に、両者の変位に大きな差はなく、略同等の変位を示していることが分かる。この様に、スイッチケース８に対しスイッチカバー１８ががたつくことは無く、安定して固定されるので、プランジャ１３が内側コア部１１ａに衝突した時に、固定接点５と可動接点６との間に生じる変位差も小さくできる。

上記の結果、可動接点６のチャタリングを防止でき〔図４（ａ）参照〕、瞬間的な電流遮断による火花の発生を低減できるので、接点磨耗を抑制でき、接点の長寿命化を図ることができる。なお、図４（ａ）は、メイン接点に流れる電流を測定したもので、メイン接点が閉じた後、瞬間的な電流遮断が発生していない、つまり可動接点６のチャタリングが発生していないことを表している。

（変形例）
実施例１では、脚部２７に断面凹状の溝部２８を形成する一例を記載したが、例えば、断面Ｖ字状、あるいは断面半円形状等の溝部２８を形成することもできる。いずれの形状においても、スイッチケース８の薄肉円筒部８ｂが溝部２８の両側面に密着してかしめられることにより、脚部２７に対し前後方向にかしめ力が発生する構造であれば良い。
また、実施例１では、スイッチカバー１８の全周に溝部２８を形成して、スイッチケース８によりスイッチカバー１８の全周をかしめ固定する様に記載したが、必ずしも全周をかしめる必要はなく、周方向の複数箇所をかしめる構成でも良い。
更に、シール部材２０の一例として、板状のガスケットを記載したが、ガスケット以外のシール部材２０、例えば、Ｏリングを使用することもできる。

電磁スイッチの断面図である。 スイッチケースとスイッチカバーとのかしめ構造を示す断面図である。 スタータの側面図である。 （ａ）スイッチ作動時の通電状況を示すグラフ、（ｂ）スイッチケースとスイッチカバーの変動状況を示す測定グラフである。 電磁スイッチの断面図である（従来技術）。 （ａ）スイッチ作動時の通電状況を示すグラフ、（ｂ）スイッチケースとスイッチカバーの変動状況を示す測定グラフである（従来技術）。

符号の説明

１ 電磁スイッチ
５ 固定接点
６ 可動接点
７ ソレノイド
８ スイッチケース
１０ 電磁コイル
１１ 固定鉄心
１３ プランジャ
１８ スイッチカバー
２０ シール部材
２７ 脚部
２７ａ 脚部の外周部に形成された段差
２８ スイッチカバーに形成された溝部
２９ スイッチケースのかしめ部

Claims (3)

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、
   前記一組の固定接点を保持するスイッチカバーと、
   ヨークを形成するスイッチケースの内周に電磁コイルを配置して、この電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化して電磁石を形成し、その電磁石の吸引力によりプランジャを吸引して前記可動接点を駆動するソレノイドとを備える電磁スイッチにおいて、
   前記スイッチカバーは、前記スイッチケースの内周に嵌合する筒状の脚部を有すると共に、この脚部の外周部に段差が形成され、その段差を利用して配置されるシール部材を介して前記固定鉄心の端面に前記脚部が着座して組み付けられ、
   前記スイッチケースは、前記スイッチカバーをかしめ固定するかしめ部が設けられ、このかしめ部には、前記スイッチカバーに対し前記プランジャが可動する両方向（前後方向と呼ぶ）にかしめ力が働い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、
   前記スイッチカバーの外周部に内径側へ凹む溝部が形成され、
   前記スイッチケースは、前記溝部の前後方向の両側面に前記かしめ部が密着していることを特徴とする電磁スイッチ。
3. 請求項１または２に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記スイッチカバーは、前記スイッチケースにより全周に渡ってかしめ固定されていることを特徴とする電磁スイッチ。
   

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