JP2016039013A - 電磁スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】固定接点１１の表面に凍結した氷を粉砕する力が大きく、且つ、粉砕した氷を接点上から排除することが容易な電磁スイッチを提供する。【解決手段】固定接点１１には、接点面上の短手方向に沿って２本の突条部２１が設けられている。この２本の突条部２１は、接点面上の長手方向に所定の間隔を空けて設けられ、且つ、２本の突条部２１の間に平面部２２が形成されている。可動接点１２には、一方の固定接点１１ａに設けられる２本の突条部２１と交差する１本の凸条部２３と、他方の固定接点１１ｂに設けられる２本の突条部２１と交差する１本の凸条部２３が設けられている。これにより、可動接点１２が一組の固定接点１１に当接する際に、固定接点１１に設けられた突条部２１と可動接点１２に設けられた凸条部２３とが互いの交差部のみで接触するため、接触部での面圧が増大して固定接点１１の表面に凍結した氷を粉砕する力が大きくなる。【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドのオン／オフ動作に応じて電気接点を開閉する電磁スイッチに関し、特にスタータに搭載される電磁スイッチに用いて好適である。

例えば、寒冷地等でスタータを使用する場合、電磁スイッチに設けられる固定接点の表面が凍結することがある。具体的には、バッテリケーブルを通じて電磁スイッチの電源端子が冷やされると、その電源端子に固定されている固定接点の表面温度が低下することで空気中の水蒸気が接点表面に結露して凍結に至る。この状態で電磁スイッチを作動させると、可動接点との当接面である固定接点の表面に氷の膜が形成されているため、接点間の導通不良を招く問題を生じる。
これに対し、特許文献１には、図８（ａ）に示すように、固定接点１００の表面に多数の条溝１１０を形成する従来技術が開示されている。この従来技術によれば、接点当接時の接触面積が小さくなり、単位面積当たりの接触圧力が大きくなるので、固定接点１００の表面に凍結した氷の膜を接点当接時の衝撃力により砕氷することが可能となる。

実開昭５４−８８５６３号公報

ところが、上記の従来技術（特許文献１）では、図８（ｂ）に示すように、固定接点１００の表面に形成される多数の条溝１１０の間、つまり、隣り合う条溝１１０同士の間に平坦面１２０が残されているため、接点間の面圧を十分に高くすることができない。このため、寒さが厳しい環境条件での使用あるいは湿度が排出され難い構造を有する電磁スイッチでは、砕氷力が不足するケースがある。この場合、接点表面の氷を粉砕して導通を確保するために数十回に渡ってオン／オフ動作を繰り返す必要が生じる。

また、仮に氷を粉砕できたとしても、接点間の導通を確保するためには、粉砕した氷を接点上から排除する過程が必要となる。しかし、従来技術では、接点表面に多数の条溝１１０が形成されるため、条溝１１０の無い平坦な接点表面と比較して氷が付着する表面積が大きくなり、粉砕された氷が条溝１１０内に残存する可能性が高い。すなわち、粉砕された氷を接点上から排除することが困難となる。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、固定接点の表面に凍結した氷を粉砕する力が大きく、且つ、粉砕した氷を接点上から排除することが容易な電磁スイッチを提供することにある。

請求項１に係る本発明は、コイルへの通電により電磁石を形成するソレノイドと、二本の接続端子を介して電気回路の電源側と負荷側とにそれぞれ接続される一組の固定接点と、ソレノイドのオン／オフ動作に応じて一組の固定接点間を導通／遮断する可動接点とを備える電磁スイッチであって、一組の固定接点は、ソレノイドの軸心方向と直交する径方向の一方側に配置される一方の固定接点と径方向の他方側に配置される他方の固定接点とを有し、固定接点の平面上で前記径方向と交差する方向を長手方向と呼び、この長手方向と直交する方向を短手方向と呼ぶ時に、固定接点は、可動接点と対向する接点面上に短手方向に延びる２本の突条部を有し、この２本の突条部が長手方向に所定の間隔を空けて設けられ、且つ、２本の突条部の間に突条部の頂部より低い平面部が形成されている。
また、可動接点は、一方の固定接点に対向する一方の接点面と他方の固定接点に対向する他方の接点面とを有し、一方の接点面上には、一方の固定接点に設けられる２本の突条部と交差する１本の凸条部が設けられ、他方の接点面上には、他方の固定接点に設けられる２本の突条部と交差する１本の凸条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、ソレノイドのオン動作により可動接点が一組の固定接点に当接する際に、可動接点に設けられた凸条部と固定接点に設けられた突条部とが互いの交差部で接触する。つまり、一方の固定接点および他方の固定接点は、それぞれ可動接点に対し２箇所ずつで接触する。この場合、特許文献１に開示された従来技術と比較すると、可動接点と固定接点との接触面積が減少して接触部の面圧が増大するため、接点表面に凍結した氷を粉砕する力が大きくなる。
また、固定接点に設けられる２本の突条部の間に平面部を形成しているので、接点表面に結露した水分を平面部に溜めることができ、その水分が凍結した場合でも、突条部の頂部まで凍結することを回避できる。言い換えると、平面部に凍結した氷の表面より突条部の頂部が露出していれば、接点当接時の導通を確保することができる。
さらに、２本の突条部の間に平面部を形成することで、接点表面に多数の条溝を形成する特許文献１の構成と比較して氷が付着する表面積を小さくできる。これにより、固定接点の表面に氷が付着する力を低減できるので、粉砕した氷を接点上から排除することが容易になる。

実施例１に係る一組の固定接点と可動接点を軸方向から見た平面図である。 実施例１に係る接点当接時の断面図（図１のＩＩ−ＩＩ断面図）である。 （ａ）実施例１に係る固定接点の平面図、（ｂ）同図（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 （ａ）実施例１に係る可動接点の平面図、（ｂ）同図（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図、（ｃ）同図（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ断面図である。 実施例１に係る電磁スイッチの断面図である。 実施例２に係る固定接点の突条部を示す断面図である。 実施例３に係る固定接点の突条部を示す断面図である。 （ａ）従来技術に係る固定接点の平面図、（ｂ）同図（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１では、本発明に係る電磁スイッチ１をエンジン始動用のスタータに搭載した一例を説明する。なお、スタータの構成および作動は周知であるため、詳細な説明は省略し、以下、本発明に係る電磁スイッチ１の構成について説明する。
電磁スイッチ１は、スタータモータ（図示せず）への通電電流をオン／オフするメイン接点（後述する）と、このメイン接点を開閉するソレノイドＳＬとを有する。
ソレノイドＳＬは、図５に示すように、磁気回路の一部を兼ねる金属製のフレーム２と、このフレーム２の内部に収容されるコイル３と、コイル３の内周に円筒スリーブ４を介して配置されるプランジャ５と、このプランジャ５と軸方向に対向して配置される固定鉄心６等より構成される。

コイル３は、一端が図示しないコネクタ端子（５０端子とも言う）に接続され、他端がフレーム２を通じてアース側に接続される。コネクタ端子は、例えば、スタータスイッチあるいはスタータリレーを介してバッテリに接続される。
プランジャ５は、円筒スリーブ４の内周を軸方向に摺動可能に挿入され、コイル３への通電により電磁石が形成されると、磁化された固定鉄心６に吸着される。
固定鉄心６は、円筒スリーブ４の軸方向一端側（図示右側）の内周に配置され、円環状を有するステーショナリコア７の内周に圧入嵌合してステーショナリコア７と一体に構成される。ステーショナリコア７は、フレーム２と固定鉄心６との間を磁気的に接続している。固定鉄心６とプランジャ５との間には、電磁石の吸引力が消滅した時に、プランジャ５を反固定鉄心方向（図示左方向）へ押し戻すリターンスプリング８が配設される。

メイン接点は、２本の接続端子９、１０を介してスタータモータの電源ラインに接続される一組の固定接点１１と、この一組の固定接点１１間を導通／遮断する可動接点１２とで構成される。
２本の接続端子９、１０は、外周に雄ネジ部が形成されたボルト形状を有し、樹脂製の接点カバー１３にワッシャ１４、１５を介して固定され、接点カバー１３より軸方向に突き出る一方の接続端子９にバッテリケーブルが接続され、他方の接続端子１０にモータリード線が接続される。以下、一方の接続端子９をＢ端子ボルト９と呼び、他方の接続端子１０をＭ端子ボルト１０と呼ぶ。
接点カバー１３は、軸方向の他端側がフレーム２の内側に挿入されて、フレーム２の開口端部にカシメ固定され、内部にメイン接点を配置する接点室１６を形成している。

一組の固定接点１１は、ソレノイドＳＬの軸心方向と直交する径方向の一方側（図５の上側）に配置されてＢ端子ボルト９の台座９ａに固定される一方の固定接点１１ａと、径方向の他方側に配置されてＭ端子ボルト１０の台座１０ａに固定される他方の固定接点１１ｂである。
可動接点１２は、プランジャ５に固定されるプランジャロッド１７の端部に絶縁材であるベークワッシャ１８を介して支持され、且つ、プランジャロッド１７の外周に配置される接点圧スプリング１９によってプランジャロッド１７の先端方向（図示右方向）へ付勢されている。プランジャロッド１７の先端部には、可動接点１２の抜け止め用ワッシャ２０がカシメ固定されている。
上記メイン接点は、ソレノイドＳＬのオン動作により可動接点１２が一組の固定接点１１に当接して両固定接点１１が導通することでオン状態となり、ソレノイドＳＬのオフ動作により可動接点１２が一組の固定接点１１から離れて両固定接点１１間の導通が遮断されることでオフ状態となる。

続いて、本発明に係る固定接点１１および可動接点１２の特徴を説明する。
固定接点１１は、図１に示すように、可動接点１２と対向する接点面の平面形状が矩形状に形成され、接点面上に２本の突条部２１が設けられている。
ここで、ソレノイドＳＬの軸心方向と直交して一方の固定接点１１ａと他方の固定接点１１ｂとが配置される径方向（図１の上下方向）を特定方向と呼ぶ時に、一方の固定接点１１ａおよび他方の固定接点１１ｂは、それぞれ矩形状の長手方向が特定方向と直交する向きに配置され、短手方向が特定方向と平行な向きに配置される。
突条部２１は、図３（ａ）に示すように、固定接点１１の長手方向で中心より一端側（図示左側）と他端側（図示右側）とに１箇所ずつ設けられ、それぞれ突条部２１の頂部が固定接点１１の短手方向に延びている。突条部２１の頂部は、例えば、固定接点１１の長手方向に切断した断面形状が曲率を有する凸曲面によって形成される。

また、固定接点１１の長手方向で２本の突条部２１が向かい合う側を内側、その反対側を外側と定義した時に、突条部２１の頂部から外側へ傾斜する傾斜面２１ａが形成されている。具体的には、図３（ｂ）に示すように、頂部の凸曲面を形成する曲率の終点から接線方向へ傾斜して、固定接点１１が固定される端子ボルト９、１０の台座９ａ、１０ａの表面まで延びる傾斜面２１ａが形成される。台座９ａ、１０ａの表面に対する傾斜面２１ａの角度は、例えば４５度である。
なお、端子ボルト９、１０の台座９ａ、１０ａには、固定接点１１を位置決めするための浅い窪みが形成されている。固定接点１１は、台座９ａ、１０ａに形成された窪みに反突条部側を嵌め込んで位置決めされ、ロウ付け等の手段によって台座９ａ、１０ａに固定される。さらに、固定接点１１の接点面上には、長手方向に所定の間隔を有して設けられる２本の突条部２１の間に突条部２１の頂部より低い平面部２２が形成されている。この平面部２２から突条部２１の頂部までの高さは、コンマ数ミリ程度（例えば、０．３２ｍｍ）であるが、突条部２１の摩耗による接点寿命との兼ね合いによって適宜に決めることができる。

可動接点１２は、図１に示すように、一方の固定接点１１ａに対向する一方の接点面１２ａと、他方の固定接点１１ｂに対向する他方の接点面１２ｂとを有している。この可動接点１２には、図４（ａ）に示すように、一方の接点面１２ａ上と他方の接点面１２ｂ上とにそれぞれ凸条部２３が１本ずつ設けられている。この凸条部２３は、例えば、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、打ち出しによって形成することができ、固定接点１１に設けられる２本の突条部２１と直線状に交差して設けられる。つまり、図１に示すように、一方の接点面１２ａ上に設けられる１本の凸条部２３が一方の固定接点１１ａに設けられる２本の突条部２１と直線状に交差し、他方の接点面１２ｂ上に設けられる１本の凸条部２３が他方の固定接点１１ｂに設けられる２本の突条部２１と直線状に交差している。固定接点１１に設けられる２本の突条部２１の頂部間の距離より凸条部２３の長さの方が大きいことは当然である。なお、図１に示す可動接点１２は、反接点面側から見た平面図であり、凸条部２３を打ち出しによって形成した窪みが実線で示されている。

〔実施例１の作用及び効果〕
１）スタータに搭載される電磁スイッチ１は、例えば、冬の寒さが厳しい寒冷地等で外気温が氷点下まで低下した時に、接点室１６の内部で空気中の水蒸気が固定接点１１（特にＢ端子ボルト９に固定される一方の固定接点１１ａ）の表面に結露して凍結することがある。これに対し、実施例１では、固定接点１１に突条部２１を設けて、その固定接点１１に対向する可動接点１２に凸条部２３を設けている。これにより、ソレノイドＳＬのオン動作により可動接点１２が一組の固定接点１１に当接する際に、固定接点１１に設けられた突条部２１と可動接点１２に設けられた凸条部２３とが互いの交差部で接触する。つまり、可動接点１２と固定接点１１とが面接触することはなく、図２に示すように、互いの交差部のみで接触するため、可動接点１２と固定接点１１との接触面積が減少する。その結果、突条部２１と凸条部２３との接触面圧が増大して、固定接点１１の表面に凍結した氷を粉砕する力が大きくなるため、接点当接時の導通を確保することが可能である。

２）固定接点１１は、２本の突条部２１の間に突条部２１の頂部より低い平面部２２を形成しているので、接点表面に結露した水分を平面部２２に溜めることができる。これにより、平面部２２に溜まった水分が凍結しても、突条部２１の頂部まで凍結することを回避できる。言い換えると、平面部２２で凍結した氷の表面より突条部２１の頂部が露出していれば、接点当接時の導通を確保することができる。
３）２本の突条部２１の間に平面部２２を形成することで、特許文献１に開示された接点表面に多数の条溝を形成する構成と比較して、氷が付着する表面積を小さくできる。これにより、固定接点１１の表面に氷が付着する力を低減できるので、粉砕した氷を接点上から排除することが容易になる。

４）固定接点１１に設けられる突条部２１の頂部より外側に傾斜面２１ａを有しているので、固定接点１１の表面に結露した水分が突条部２１の頂部に留まることはなく、傾斜面２１ａを伝って突条部２１の外側へ流れやすくなる。特に、実施例１では、傾斜面２１ａが突条部２１の頂部から端子ボルト９、１０の台座９ａ、１０ａまで延びているので、突条部２１の表面に結露した水分が台座９ａ、１０ａの表面まで流れることができる。このため、固定接点１１の表面に結露水が溜まる機会が少なくなり、結果的に接点表面の凍結を抑制できる。

以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および構成を示すものは、実施例１と同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。
〔実施例２〕
実施例１では、固定接点１１に設けられる突条部２１の頂部を凸曲面で形成する一例を記載したが、その凸曲面の曲率を適宜に変更しても良い。例えば、図６（ａ）は、曲率が比較的小さい、つまり大きなＲで頂部を形成した場合、同図（ｂ）は、曲率が比較的大きい、つまり小さなＲで頂部を形成した場合である。あるいは、曲率を持つ凸曲面ではなく、同図（ｃ）に示すように、突条部２１の頂部に微小な端面を有する形状でも良い。

〔実施例３〕
この実施例３は、図７に示すように、固定接点１１に設けられる突条部２１の頂部より外側に傾斜面２１ａを有し、その傾斜面２１ａの終端を端子ボルト９、１０の台座９ａ、１０ａより手前に設定している。つまり、傾斜面２１ａの終端が端子ボルト９、１０の台座９ａ、１０ａまで延びていない場合の事例である。但し、傾斜面２１ａの終端は、出来る限り台座９ａ、１０ａの表面に近接している方が望ましい。
この実施例３の構成であっても、固定接点１１の表面に結露した水分が突条部２１の頂部に留まることはなく、傾斜面２１ａを伝って突条部２１の外側へ流れやすくなるので、接点表面が凍結することを抑制できる。

〔変形例〕
実施例１では、端子ボルト９、１０に設けられる台座９ａ、１０ａの表面に対して突条部２１の頂部より外側に形成される傾斜面２１ａの角度を例えば４５度として記載したが、４５度に限定するものではなく、４５度より小さい角度、または大きい角度でも良い。つまり、スタータの取付け姿勢によって傾斜面２１ａの角度を適宜に変更することができる。

１ 電磁スイッチ
３ コイル
９ Ｂ端子ボルト（接続端子）
９ａ Ｂ端子ボルトの台座
１０ Ｍ端子ボルト（接続端子）
１０ａ Ｍ端子ボルトの台座
１１ 一組の固定接点
１１ａ 一方の固定接点
１１ｂ 他方の固定接点
１２ 可動接点
２１ 固定接点の突条部
２１ａ 突条部の傾斜面
２２ 固定接点の平面部
２３ 可動接点の凸条部
ＳＬ ソレノイド

Claims (3)

1. コイル（３）への通電により電磁石を形成するソレノイド（ＳＬ）と、
   二本の接続端子（９、１０）を介して電気回路の電源側と負荷側とにそれぞれ接続される一組の固定接点（１１）と、
   前記ソレノイド（ＳＬ）のオン／オフ動作に応じて前記一組の固定接点（１１）間を導通／遮断する可動接点（１２）とを備える電磁スイッチ（１）であって、
   前記一組の固定接点（１１）は、前記ソレノイド（ＳＬ）の軸心方向と直交する径方向の一方側に配置される一方の固定接点（１１ａ）と径方向の他方側に配置される他方の固定接点（１１ｂ）とを有し、前記固定接点（１１）の平面上で前記径方向と交差する方向を長手方向と呼び、この長手方向と直交する方向を短手方向と呼ぶ時に、
   前記固定接点（１１）は、前記可動接点（１２）と対向する接点面上に前記短手方向に延びる２本の突条部（２１）を有し、この２本の突条部（２１）が前記長手方向に所定の間隔を空けて設けられ、且つ、前記２本の突条部（２１）の間に前記突条部（２１）の頂部より低い平面部（２２）が形成され、
   前記可動接点（１２）は、前記一方の固定接点（１１ａ）に対向する一方の接点面（１２ａ）と前記他方の固定接点（１１ｂ）に対向する他方の接点面（１２ｂ）とを有し、前記一方の接点面（１２ａ）上には、前記一方の固定接点（１１ａ）に設けられる前記２本の突条部（２１）と交差する１本の凸条部（２３）が設けられ、前記他方の接点面（１２ｂ）上には、前記他方の固定接点（１１ｂ）に設けられる前記２本の突条部（２１）と交差する１本の凸条部（２３）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（１）において、
   前記固定接点（１１）の前記長手方向で前記２本の突条部（２１）が前記平面部（２２）を挟んで向かい合う側を内側、その反対側を外側と定義した時に、
   前記突条部（２１）の前記頂部から外側へ傾斜する傾斜面（２１ａ）が形成されていることを特徴とする電磁スイッチ。
3. 請求項２に記載した電磁スイッチ（１）において、
   前記固定接点（１１）は、前記接続端子（９、１０）に設けられる台座（９ａ、１０ａ）に固定され、
   前記傾斜面（２１ａ）が前記頂部から前記台座（９ａ、１０ａ）まで延びて形成されることを特徴とする電磁スイッチ。

Images