JP2007165247A - スタータ用電磁スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャ１４が静止位置へ復帰する際に、可動接点７の破損を防止できるスタータ用電磁スイッチ１を提供する。
【解決手段】シャフト１５の外周に摺動自在に嵌合する円筒部材２６の外周には、接点圧スプリング２４の反可動接点側端部を支持するフランジ部２６ａが設けられている。また、内側コア部１２ｂには、プランジャ１４が静止位置へ復帰する際に、円筒部材２６に設けられたフランジ部２６ａが当接するストッパ部２７が設けられている。
上記の構成によれば、プランジャ１４が静止位置を超えてオーバーストロークする際に、接点圧スプリング２４が圧縮されるため、接点圧スプリング２４に蓄えられる圧縮荷重がプランジャ１４のオーバーストロークを抑制する方向に働く。その結果、可動接点７がベースコア部１２ａに衝突した場合でも、その衝突時の衝撃が緩和されるため、可動接点７の破損を防止できる。
【選択図】図１

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スタータ用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操作すると共に、シフトレバーを介してピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせる働きを有し、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等を備える。
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ステーショナリコアと、磁化されたステーショナリコア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を有し、このシャフトがプランジャと一体に構成されている。
特開平５−１２６０１８号公報

ところで、スタータ用電磁スイッチでは、エンジン始動後、電磁コイルへの通電停止により、電磁石の吸引力が消滅してプランジャが静止位置まで復帰する際に、シフトレバーの撓み等により、プランジャが静止位置を超えてオーバーストロークすると、可動接点がステーショナリコアに衝突して可動接点が破損する恐れがある。
これを回避するため、プランジャがオーバーストロークしても可動接点がステーショナリコアに衝突しない様に、プランジャの静止位置でステーショナリコアと可動接点との間に設けられるクリアランスをプランジャのオーバーストローク量を見込んで確保する必要があった。この場合、前記クリアランスが必要以上に大きくなるため、電磁スイッチの全長が長くなり、小型軽量化の妨げになっていた。

また、別の回避手段として、可動接点を厚くして強度を高くする方法もあるが、この場合も、軸方向の寸法が拡大し、且つ材料費が高くなる要因となっていた。
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、軸方向の寸法拡大を伴うことなく、プランジャが静止位置へ復帰する際に、可動接点の破損を防止できるスタータ用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、シャフトの外周に摺動自在に嵌合する円筒部材を有し、この円筒部材に接点圧スプリングの反可動接点側の端部を受けるフランジ部が設けられ、ステーショナリコアには、電磁石の吸引力が消滅してプランジャが押し戻される時に、フランジ部が当接するストッパ部が設けられてい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の反力を受けて静止位置へ復帰する際に、円筒部材に設けられたフランジ部がステーショナリコアに設けられたストッパ部に当接した後、プランジャが静止位置を超えてオーバーストロークした時に、接点圧スプリングが緩衝材として働く。このため、仮に、可動接点がステーショナリコアに衝突した場合でも、その衝突時の衝撃が接点圧スプリングによって緩和されるので、可動接点の破損を防止できる。

また、フランジ部がストッパ部に当接した後、プランジャがオーバーストロークする際に、接点圧スプリングの反力がプランジャのオーバーストロークを抑制する方向に働くため、先の特許文献１に示される従来の電磁スイッチと比較した場合に、プランジャのオーバーストローク量を小さくできる。これにより、プランジャの静止位置でステーショナリコアと可動接点との間に設定される軸方向のクリアランスを従来より小さく設定できるので、その分、電磁スイッチの全長を短縮でき、小型軽量化に寄与できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータ用電磁スイッチにおいて、プランジャの静止位置でステーショナリコアと可動接点との間に設定される軸方向のクリアランスをＬとし、プランジャが押し戻される時に静止位置を超えて行き過ぎるオーバーストローク量をＳとすると、Ｌ≧Ｓの関係が成立していることを特徴とする。
この場合、フランジ部がストッパ部に当接した後、プランジャが静止位置を超えてオーバーストロークした時に、可動接点がステーショナリコアに衝突することがないので、可動接点の破損を防止できる。

（請求項３の発明）
本発明の電磁スイッチは、シャフトの外周に接点圧スプリングの反可動接点側の端部を受けるフランジ部が一体に設けられ、ステーショナリコアには、電磁石の吸引力が消滅してプランジャが押し戻される時に、フランジ部が当接するストッパ部が設けられてい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の反力を受けて静止位置へ復帰する際に、シャフトに設けられたフランジ部がステーショナリコアに設けられたストッパ部に当接した時点で、プランジャの移動が停止する。つまり、プランジャが静止位置を超えてオーバーストロークすることが無いので、可動接点がステーショナリコアに衝突することもなく、可動接点の破損を防止できる。

また、プランジャがオーバーストロークしないので、プランジャの静止位置でステーショナリコアと可動接点との間に設定される軸方向のクリアランスを必要最小限に小さくできる。これにより、プランジャのオーバーストローク量を見込んで前記クリアランスを設定する従来技術と比較した場合に、電磁スイッチの全長を短縮でき、小型軽量化に寄与できる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのスタータ用電磁スイッチにおいて、ステーショナリコアには、リターンスプリングの反プランジャ側端部を受けるスプリング受け部が設けられ、このスプリング受け部がストッパ部と一体に設けられていることを特徴とする。
この場合、スプリング受け部とストッパ部とを別々に設ける必要がなく、両者を一体に設けることで、構造を簡素化でき、ストッパ部を新たに設けることによるコストアップを抑えることが可能である。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのスタータ用電磁スイッチにおいて、プランジャに連結されるシフトレバーを介して、電磁石の吸引力がピニオンギヤに伝達されることで、ピニオンギヤを軸方向に移動させる働きを有し、電磁石の吸引力が消滅してプランジャが押し戻される時に、ピニオンギヤが軸方向に後退して所定位置に停止することにより、シフトレバーを介してプランジャが静止位置に停止することを特徴とする。

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２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、シフトレバー５（図２参照）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６と可動接点７、及び電磁石の吸引力を利用して可動接点７を駆動するソレノイド８を有する。 ソレノイド８は、ヨークを形成するスイッチケース９と、ボビン１０に巻線されてスイッチケース９の内部に収容される電磁コイル１１と、この電磁コイル１１への通電によって磁化されるステーショナリコア１２と、ボビン１０の内周にスリーブ１３を介して摺動自在に挿入されるプランジャ１４と、このプランジャ１４の動きを可動接点７に伝えるシャフト１５等より構成される。

ステーショナリコア１２は、リング状のベースコア部１２ａと、このベースコア部１２ａの内周に圧入固定される内側コア部１２ｂとで構成され、ベースコア部１２ａの外周部がスイッチケース９の開口部側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１４は、スリーブ１３の内周で内側コア部１２ｂに対向して配置され、その内側コア部１２ｂとの間に配設されるリターンスプリング１６により反コア部方向（図１の左方向）へ付勢されている。このプランジャ１４には、シフトレバー５に係合するシフト用ロッド１７が取り付けられ、電磁石の吸引力がプランジャ１４からシフト用ロッド１７を介してシフトレバー５に伝達される。

シャフト１５は、一端側の端部がプランジャ１４に固定され、他端側の端部が内側コア部１２ｂの中心孔を通って、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１２ａの反コイル側端面（図１の右側端面）にゴムパッキン等のシール部材（図示せず）を介して組み付けられ、ベースコア部１２ａとの間に前記接点室１９を形成して、スイッチケース９の端部にかしめ固定されている。

一組の固定接点６は、スイッチカバー１８に固定される２本の外部端子２０、２１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２０、２１の頭部と一体に設けられている。２本の外部端子２０、２１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２０と、モータ３から取り出されたリード線２２（図２参照）が接続されるＭ端子２１である。
可動接点７は、接点室１９に入り込んだシャフト１５の端部にインシュレータ２３（本発明の絶縁部材）を介して摺動可能に取り付けられると共に、接点圧スプリング２４によってシャフト１５の先端側（図１の右方向）へ付勢され、シャフト１５の先端部にかしめ固定されたワッシャ２５に位置決めされている。

次に、本発明に係る円筒部材２６とストッパ部２７の構成について詳述する。
円筒部材２６は、シャフト１５の外周に摺動自在に嵌合している。
この円筒部材２６の外周には、接点圧スプリング２４の反可動接点側端部を支持するフランジ部２６ａが設けられている。なお、接点圧スプリング２４は、フランジ部２６ａとインシュレータ２３との間に所定の反力（初期荷重）を蓄えた状態で配置されている。
円筒部材２６は、シャフト１５が固定されるプランジャ１４の端面とインシュレータ２３との間に確保される長さより全長が短く設定され、接点圧スプリング２４の反力でプランジャ側（図１左側）へ付勢されることにより、反プランジャ側の端面とインシュレータ２３との間に隙間が確保されている（図１に示す状態）。

内側コア部１２ｂには、リターンスプリング１６の反力でプランジャ１４が静止位置（図１に示す位置）へ押し戻される時に、円筒部材２６に設けられたフランジ部２６ａが当接するストッパ部２７が設けられている。
このストッパ部２７は、リターンスプリング１６の反プランジャ側端部を受けるスプリング受け部と一体に設けられている。つまり、フランジ部２６ａが当接するストッパ部２７の端面と反対側の端面にリターンスプリング１６の端部が着座している。
上記のフランジ部２６ａとストッパ部２７は、プランジャ１４の静止位置で両者が当接できる様に設けられている。つまり、フランジ部２６ａがストッパ部２７に当接した状態で、プランジャ１４が静止位置に停止している。

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１１に通電されると、電磁石が形成されてステーショナリコア１２が磁化されるため、内側コア部１２ｂとプランジャ１４との間に吸引力が作用する。これにより、プランジャ１４がリターンスプリング１６を押し縮めながら内側コア部１２ｂに吸引され、その内側コア部１２ｂの端面に当接して停止する。このプランジャ１４の移動により、プランジャ１４に固定されたシャフト１５が押し出され、シャフト１５の端部に支持された可動接点７が一組の固定接点６に当接した後、接点圧スプリング２４の圧縮荷重が可動接点７に付与されることで、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１１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１６の反力でプランジャ１４が反コア部方向へ押し戻される。これにより、可動接点７が一組の固定接点６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。
また、リターンスプリング１６の反力で押し戻されたプランジャ１４は、シフトレバー５の撓み等により、一旦、静止位置を超えてオーバーストロークした後、図１に示す静止位置に復帰する。

（実施例１の効果）
本実施例の電磁スイッチ１は、プランジャ１４がリターンスプリング１６の反力で押し戻される時に、円筒部材２６に設けられたフランジ部２６ａが内側コア部１２ｂに設けられたストッパ部２７に当接した後、静止位置を超えてオーバーストロークする際に接点圧スプリング２４が圧縮されるため、接点圧スプリング２４に蓄えられる圧縮荷重がプランジャ１４のオーバーストロークを抑制する方向に働く。その結果、仮に、可動接点７がベースコア部１２ａに衝突した場合でも、その衝突時の衝撃が接点圧スプリング２４によって緩和されるので、可動接点７の破損を防止できる。

なお、プランジャ１４の静止位置でベースコア部１２ａと可動接点７との間に設定される軸方向のクリアランスをＬ、プランジャ１４が静止位置を超えて行き過ぎるオーバーストローク量をＳとした時に、下記（１）の関係が成立する様に構成しても良い。
Ｌ≧Ｓ……………………（１）
この場合、円筒部材２６のフランジ部２６ａがストッパ部２７に当接した後、プランジャ１４が静止位置を超えてオーバーストロークした時に、可動接点７がベースコア部１２ａに軽く接触することはあっても、激しく衝突することはないので、可動接点７の破損を確実に防止できる。

また、フランジ部２６ａがストッパ部２７に当接した後、プランジャ１４がオーバーストロークする際に、接点圧スプリング２４の圧縮荷重がプランジャ１４のオーバーストロークを抑制する方向に働くため、先の特許文献１に示される従来の電磁スイッチと比較した場合に、プランジャ１４のオーバーストローク量を小さくできる。これにより、プランジャ１４の静止位置でベースコア部１２ａと可動接点７との間に設定される軸方向のクリアランスＬを従来より小さく設定できるので、その分、電磁スイッチ１の全長を短縮でき、小型軽量化に寄与できる。

図３は電磁スイッチ１の断面図である。
この実施例２では、図３に示す様に、シャフト１５の外周にフランジ部１５ａを設けた一例である。この構成によれば、プランジャ１４がリターンスプリング１６の反力で押し戻される時に、シャフト１５に設けたフランジ部１５ａが、内側コア部１２ｂに設けられたストッパ部２７に当接することで、プランジャ１４が静止位置に停止する。
この場合、プランジャ１４が静止位置を超えてオーバーストロークすることが無いので、可動接点７がベースコア部１２ａに衝突することもなく、可動接点７の破損を確実に防止できる。
また、プランジャ１４がオーバーストロークしないので、ベースコア部１２ａと可動接点７との間に設定されるクリアランスＬを必要最小限に小さくできる。このため、プランジャ１４のオーバーストローク量を見込んで前記クリアランスＬを設定する従来技術と比較して、電磁スイッチ１の全長を短縮でき、小型軽量化に寄与できる。

電磁スイッチの断面図である（実施例１）。 スタ−タの一部断面を含む側面図である。 電磁スイッチの断面図である（実施例２）。

符号の説明

１ 電磁スイッチ
２ スタータ
４ ピニオンギヤ
５ シフトレバー
６ 固定接点
７ 可動接点
１１ 電磁コイル
１２ ステーショナリコア
１２ａ ベースコア部
１２ｂ 内側コア部
１４ プランジャ
１５ シャフト
１５ａ フランジ部（実施例２）
１６ リターンスプリング
２３ インシュレータ（絶縁部材）
２４ 接点圧スプリング
２６ 円筒部材
２６ａ フランジ部（実施例１）
２７ ストッパ部

Claims (5)

1. スタータの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、
   前記電磁石により磁化されるステーショナリコアと、
   磁化された前記ステーショナリコアに吸引されて軸方向に移動するプランジャと、
   このプランジャと一体に設けられ、前記ステーショナリコアの径方向中央部に開けられた中心孔を通って反プランジャ側へ突き出る一端側の端部に絶縁部材を介して前記可動接点を支持するシャフトと、
   前記可動接点が前記一組の固定接点に当接した後、前記可動接点に接点圧を付与する接点圧スプリングと、
   前記電磁コイルへの通電停止によって前記電磁石の吸引力が消滅した時に、前記プランジャを静止位置へ押し戻すためのリターンスプリングと備えるスタータ用電磁スイッチであって、
   前記シャフトの外周に摺動自在に嵌合する円筒部材を有し、この円筒部材の外周に前記接点圧スプリングの反可動接点側の端部を受けるフランジ部が設けられ、
   前記ステーショナリコアには、前記電磁石の吸引力が消滅して前記プランジャが押し戻される時に、前記フランジ部が当接するストッパ部が設けられていることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
2. 請求項１に記載したスタータ用電磁スイッチにおいて、
   前記プランジャの静止位置で前記ステーショナリコアと前記可動接点との間に設定される軸方向のクリアランスをＬとし、前記プランジャが押し戻される時に前記静止位置を超えて行き過ぎるオーバーストローク量をＳとすると、Ｌ≧Ｓの関係が成立していることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
3. スタータの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、
   前記電磁石により磁化されるステーショナリコアと、
   磁化された前記ステーショナリコアに吸引されて軸方向に移動するプランジャと、
   このプランジャと一体に設けられ、前記ステーショナリコアの径方向中央部に開けられた中心孔を通って反プランジャ側へ突き出る一端側の端部に絶縁部材を介して前記可動接点を支持するシャフトと、
   前記可動接点が前記一組の固定接点に当接した後、前記可動接点に接点圧を付与する接点圧スプリングと、
   前記電磁コイルへの通電停止によって前記電磁石の吸引力が消滅した時に、前記プランジャを静止位置へ押し戻すためのリターンスプリングと備えるスタータ用電磁スイッチであって、
   前記シャフトの外周に前記接点圧スプリングの反可動接点側の端部を受けるフランジ部が一体に設けられ、
   前記ステーショナリコアには、前記電磁石の吸引力が消滅して前記プランジャが押し戻される時に、前記フランジ部が当接するストッパ部が設けられていることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
4. 請求項１〜３に記載した何れかのスタータ用電磁スイッチにおいて、
   前記ステーショナリコアの内周には、前記リターンスプリングの反プランジャ側端部を受けるスプリング受け部が設けられ、このスプリング受け部が前記ストッパ部と一体に設けられていることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
5. 請求項１〜４に記載した何れかのスタータ用電磁スイッチにおいて、
   前記プランジャに連結されるシフトレバーを介して、前記電磁石の吸引力がピニオンギヤに伝達されることで、前記ピニオンギヤを軸方向に移動させる働きを有し、
   前記電磁石の吸引力が消滅して前記プランジャが押し戻される時に、前記ピニオンギヤが軸方向に後退して所定位置に停止することにより、前記シフトレバーを介して前記プランジャが前記静止位置に停止することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
   

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