JP4232732B2 - 電磁スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、スタータ用の電磁スイッチに関する。

従来、スタータのモータ回路に設けられるモータ接点を開閉操作する電磁スイッチがある。例えば、特許文献１に記載された電磁スイッチは、図４に示す様に、一組の固定接点１００と、この一組の固定接点１００の間を断続する可動接点１１０とを有し、この可動接点１１０が、プランジャ１２０に固定されたシャフト１３０の端部にインシュレータ１４０を介して支持され、プランジャ１２０と一体に可動する構成である。
この電磁スイッチは、スタータの所定位置に組み付けられる前のスイッチ単体で、プランジャ１２０がスプリング１５０の反力で反鉄心方向（図示右方向）へ押し戻された時に、インシュレータ１４０をストッパとして鉄心１６０の端部に当接させている。
国際特許第２０００２６５３３号パンフレット

ところが、上記の特許文献１に記載された電磁スイッチでは、プランジャ１２０が押し戻された時のストッパ機能をインシュレータ１４０に持たせているため、プランジャ１２０の戻り力に耐えられるだけの強度がインシュレータ１４０に要求される。つまり、インシュレータ１４０は、シャフト１３０に対して可動接点１１０を絶縁保持することが本来の役目であり、ストッパ機能を持たせる必要がなければ、それ程、大きな強度が必要とされることはない。しかし、インシュレータ１４０にストッパ機能を持たせることで、従来より大きな強度が必要となるため、強度を確保するためにインシュレータ１４０の厚みを増大すると、結果的に電磁スイッチの軸長が長くなる問題が生じる。

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、スイッチ単体の時に、プランジャの戻り力をインシュレータがステーショナリコアに当接することで受け止める構造であり、軸長増大を招くことなく、インシュレータの厚みを増大して強度向上を実現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、インシュレータを介して可動接点を支持するシャフトがプランジャに固定されており、且つ、スタータの所定位置に組み付けられる前のスイッチ単体の状態で、プランジャがスプリングの反力で反鉄心方向へ押し戻される時に、そのプランジャの戻り力をインシュレータが鉄心に当接することで受け止める構造であり、鉄心は、インシュレータの端面が当接する当たり面を有すると共に、鉄心の反プランジャ側の端面と当たり面との間に段差が設けられて、当たり面が反プランジャ側の端面より低く形成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、プランジャがスプリングの反力で反鉄心方向へ押し戻された時に、鉄心の反プランジャ側の端面より低く形成された当たり面にインシュレータの端面が当接する。つまり、鉄心に段差を設けたことにより、インシュレータの端面が鉄心の当たり面に当接した状態で、鉄心とインシュレータとが軸方向にオーバラップするので、その分、インシュレータの厚みを厚くしても、電磁スイッチの軸長が増大することはなく、インシュレータの強度向上を図ることができる。
また、インシュレータの厚みの増大分を段差の高さ（深さ）より小さくすれば、両者の差分（段差の高さ−増大分）だけ、プランジャが反鉄心方向へ突出する量が増えることになり、スタータへの組み付けが容易になる。

（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、鉄心は、反プランジャ側の端面と当たり面との間に設けられる段差が、インシュレータの厚みより小さく形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、インシュレータの端面が鉄心の当たり面に当接した状態で、可動接点が鉄心の反プランジャ側の端面に当たることはないので、可動接点の薄板化が可能である。つまり、プランジャが反鉄心方向へ押し戻された時に、可動接点をストッパとして鉄心に当接させる必要がないので、プランジャの戻り力に耐え得るだけの強度を可動接点に持たせる必要もなく、その分、可動接点の薄板化および軽量化が可能である。

（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、インシュレータは、中央部に丸孔が開口するリング板状に設けられ、丸孔にシャフトを挿通して取り付けられており、プランジャの外周に確保される径方向のクリアランスより、インシュレータの外径と段差の内径との間に確保されるクリアランスの方が大きく設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、プランジャが径方向にずれた場合、あるいは傾いた場合でも、インシュレータが鉄心の端面に乗り上げることはなく、プランジャの戻り不良を防止できる。

（請求項４の発明）
本発明の電磁スイッチは、インシュレータを介して可動接点を支持するシャフトがプランジャに固定されており、且つ、スタータの所定位置に組み付けられる前のスイッチ単体の状態で、プランジャがスプリングの反力で反鉄心方向へ押し戻される時に、そのプランジャの戻り力をインシュレータが鉄心に当接することで受け止める構造であり、鉄心は、インシュレータが当接する当たり面を有すると共に、この当たり面が鉄心の反プランジャ側の端面からテーパ形状に窪んで形成され、インシュレータには、当たり面のテーパ形状に対応して、テーパ形状に突き出るストッパ面が設けられ、このストッパ面が当たり面にテーパ嵌合することを特徴とする。

上記の構成によれば、プランジャがスプリングの反力で反鉄心方向へ押し戻された時に、鉄心の当たり面にインシュレータのストッパ面がテーパ嵌合することで、鉄心とインシュレータとが軸方向にオーバラップする。これにより、インシュレータの厚みを厚くしても、電磁スイッチの軸長が増大することはなく、インシュレータの強度向上を図ることができる。

また、鉄心とインシュレータとがテーパ嵌合することで、インシュレータの傾きが抑制されるため、インシュレータに片寄った力（こじり力）が作用することはなく、必要以上に強度を上げる必要がないので、インシュレータを比較的安価な材料で製造できる。さらに、鉄心とインシュレータとのテーパ嵌合によりインシュレータが芯出しされるので、インシュレータが取り付けられるシャフトを介してプランジャの位置が正確に決まり、スタータへの組み付けが容易になる。

（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、ストッパ面が当たり面にテーパ嵌合した状態で、鉄心と可動接点との間に所定の隙間が維持されていることを特徴とする。
この構成によれば、可動接点が鉄心の反プランジャ側の端面に当たることはないので、可動接点の薄板化が可能である。つまり、プランジャが反鉄心方向へ押し戻された時に、可動接点をストッパとして鉄心に当接させる必要がないので、プランジャの戻り力に耐え得るだけの強度を可動接点に持たせる必要もなく、その分、可動接点の薄板化および軽量化が可能である。

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は実施例１に係る電磁スイッチ１の断面図である。
実施例１に係る電磁スイッチ１は、図１に示す様に、カップ形状を有するスイッチヨーク２と、磁気回路の一部を形成するステーショナリコア３と、ボビン４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５と、ボビン４の内周にスリーブ６を介して挿入されるプランジャ７と、このプランジャ７に固定されるシャフト８と、スタータ（図示せず）のモータ回路に設けられるモータ接点（後述する）等より構成される。

スイッチヨーク２は、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５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、電磁スイッチ１の外枠（ケース）を形成すると共に、ステーショナリコア３と協働して励磁コイル５の周囲に磁気回路を形成している。
ステーショナリコア３は、中央部に丸孔が開口する環状体であり、スイッチヨーク２の底壁部２ａとの間に励磁コイル５を挟んでスイッチヨーク２の開口部側に配置されている。このステーショナリコア３の内周側は、ボビン４の内側まで軸方向に延設されている。

励磁コイル５は、プランジャ７を吸引するための磁力を発生する吸引コイル５ａと、吸引されたプランジャ７を保持するための磁力を発生する保持コイル５ｂとで構成され、ボビン４に二層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４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７は、スリーブ６の内側に挿入され、そのスリーブ６をガイド面として軸方向に可動すると共に、ステーショナリコア３との間に配置されるリターンスプリング９によって反コア方向（図示左方向）に付勢されている。
このプランジャ７には、反コア側に開口する筒状の凹部７ａが形成され、この凹部７ａに伝達ロッド１０が挿入されている。伝達ロッド１０は、プランジャ７の動きをシフトレバー（図示せず）に伝達するもので、凹部７ａから突き出る一方の端部にシフトレバーの端部が係合する係合溝１０ａが形成されている。なお、プランジャ７の凹部７ａには、伝達ロッド１０の周囲にドライブスプリング１１が配置され、このドライブスプリング１１の反力により、伝達ロッド１０の端面が凹部７ａの底面に押し付けられている。

シャフト８は、一方の端部にフランジ部８ａが設けられ、このフランジ部８ａの端面がプランジャ７の端面に溶接等により固定されて、プランジャ７と一体に可動する。
モータ接点は、２本の端子ボルト１２、１３を介してモータ回路に接続される一組の固定接点１４と、この一組の固定接点１４に対向して可動する可動接点１５とで構成され、可動接点１５が両固定接点１４に当接して両固定接点１４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１５が両固定接点１４から離れて両固定接点１４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１２、１３は、樹脂製の接点カバー１６に固定され、その接点カバー１６の内側にそれぞれ固定接点１４が設けられている。一方の端子ボルト１２は、図示しないケーブルを介して車載バッテリに接続され、他方の端子ボルト１３は、図示しないモータリード線を介してスタータモータ（図示せず）の正極ブラシに接続される。
接点カバー１６は、ステーショナリコア３の外側にゴムパッキン１７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。

可動接点１５は、インシュレータ１８と保持板１９とを介してシャフト８に支持され、接点圧スプリング２０の付勢力を受けて、シャフト８の端部に取り付けられたストッパ２１に位置決めされている。
インシュレータ１８は、例えば、樹脂製であり、中央部に丸孔が開口するリング板状に設けられ、丸孔にシャフト８を挿通して取り付けられる。丸孔の周囲には、図２に示す様に、板厚方向の一方側（図２の右側）へ突き出る円筒ボス部１８ａが設けられ、この円筒ボス部１８ａの外周に可動接点１５が支持される。
保持板１９は、可動接点１５の反インシュレータ側に配置され、インシュレータ１８と共に可動接点１５をシャフト８に対して絶縁保持している。

この実施例１に示す電磁スイッチ１は、スタータの所定位置に組み付けられる前のスイッチ単体（図１に示す状態）で、リターンスプリング９に付勢されるプランジャ７の戻り力をインシュレータ１８がステーショナリコア３に当接することで受け止める構造である。つまり、プランジャ７がリターンスプリング９の反力で反コア方向へ押し戻された時に、インシュレータ１８をストッパとしてステーショナリコア３に当接させることで、プランジャ７の戻り位置を規制している。

但し、ステーショナリコア３は、図２に示す様に、インシュレータ１８の端面（反可動接点側の端面）が当接する当たり面３ａを有すると共に、ステーショナリコア３の反プランジャ側の端面（以下、コア端面３ｂと呼ぶ）と当たり面３ａとの間に段差が設けられ、ステーショナリコア３の板厚方向において、コア端面３ｂより当たり面３ａの方が低く形成されている。
一方、インシュレータ１８は、図２に示す様に、円筒ボス部１８ａを除く厚みｔが、ステーショナリコア３に設けられた段差の高さ（深さ）Ｄより大きく（厚く）設けられている。従って、インシュレータ１８の端面がステーショナリコア３の当たり面３ａに当接した時に、可動接点１５がコア端面３ｂに当接することはなく、両者間に所定の隙間ｘが維持される。

次に、電磁スイッチ１の作動を説明する。
励磁コイル５が通電されてステーショナリコア３が磁化されると、軸方向に対向するステーショナリコア３とプランジャ７との間に吸引力が作用するため、プランジャ７がステーショナリコア３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７の移動により、シャフト８の端部に支持された可動接点１５が固定接点１４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５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７が図１の左方向へ押し戻されると、可動接点１５が固定接点１４から引き離されて、モータ接点が開状態となる。

（実施例１の効果）
本実施例の電磁スイッチ１は、図１に示すスイッチ単体の状態で、プランジャ７がリターンスプリング９の反力により反コア方向へ押し戻された時に、ステーショナリコア３のコア端面３ｂより低く形成された当たり面３ａにインシュレータ１８の端面が当接する。つまり、ステーショナリコア３に段差を設けたことにより、インシュレータ１８の端面がステーショナリコア３の当たり面３ａに当接した時に、ステーショナリコア３とインシュレータ１８とが軸方向にオーバラップするので、インシュレータ１８の厚みｔを厚くしても、電磁スイッチ１の軸長が増大することはなく、インシュレータ１８の厚みｔを厚くしたことにより、インシュレータ１８の強度向上を図ることができる。

また、インシュレータ１８の端面がステーショナリコア３の当たり面３ａに当接した時に、可動接点１５がコア端面３ｂに当たることはないので、可動接点１５の薄板化が可能である。つまり、プランジャ７が反コア方向へ押し戻された時に、可動接点１５をストッパとしてステーショナリコア３に当接させる必要がないため、プランジャ７の戻り力に耐え得るだけの強度を可動接点１５に持たせる必要はなく、その分、可動接点１５の薄板化および軽量化が可能である。

さらに、ステーショナリコア３に段差を設けたことにより、その段差分だけ、インシュレータ１８がコア端面３ｂより深く入り込むことができる。従って、インシュレータ１８の厚みｔを厚くする時に、その増大分を段差の高さ（深さ）Ｄより小さく設定すれば、両者の差分（段差の高さ−増大分）だけ、プランジャ７が反コア方向へ突出する量が増えることになるため、スタータへの組み付け（例えば、伝達ロッド１０の係合溝１０ａにシフトレバーの端部を係合させる作業）が容易になる。

この実施例２では、実施例１に記載した電磁スイッチ１において、プランジャ７とスリーブ６との間に確保されるクリアランスＣ１と、インシュレータ１８の外径と段差の内径との間に確保されるクリアランスＣ２との間に、以下の関係（１）が成立している。
Ｃ１＜Ｃ２……………………………………（１）
これにより、スリーブ６の内側でプランジャ７が径方向にずれた場合、あるいは傾いた場合でも、インシュレータ１８がコア端面３ｂに乗り上げることはないので、プランジャ７の戻り不良を防止できる。

図３は実施例３に係る電磁スイッチ１の断面図である。
この実施例３に係る電磁スイッチ１は、ステーショナリコア３の当たり面３ａがコア端面３ｂからテーパ形状に窪んで形成され、インシュレータ１８には、当たり面３ａのテーパ形状に対応して、テーパ形状に突き出るストッパ面１８ｂが設けられ、このストッパ面１８ｂが当たり面３ａにテーパ嵌合する構成を有する。
また、ストッパ面１８ｂが当たり面３ａにテーパ嵌合した時に、可動接点１５がステーショナリコア３に当たることはなく、可動接点１５とコア端面３ｂとの間に所定の隙間が維持されている。

上記の構成によれば、プランジャ７がリターンスプリング９の反力で反コア方向へ押し戻された時に、ステーショナリコア３の当たり面３ａにインシュレータ１８のストッパ面１８ｂがテーパ嵌合することで、ステーショナリコア３とインシュレータ１８とが軸方向にオーバラップする。これにより、インシュレータ１８の厚みを厚くしても、電磁スイッチ１の軸長が増大することはなく、インシュレータ１８の厚みを厚くした分、インシュレータ１８の強度向上を図ることができる。

また、前記テーパ嵌合により、インシュレータ１８がコア端面３ｂより深く入り込むことができるので、実施例１の場合と同様に、プランジャ７が反コア方向へ突出する量が大きくなる。更に、テーパ嵌合によってインシュレータ１８が芯出しされるので、インシュレータ１８が取り付けられるシャフト８を介してプランジャ７の位置が正確に決まる。これらの結果、スタータへの組み付けが容易になる。

また、前記テーパ嵌合によってインシュレータ１８の傾きが抑制されるため、インシュレータ１８に片寄った力（こじり力）が作用することはなく、必要以上にインシュレータ１８の強度を上げる必要がないので、インシュレータ１８を比較的安価な材料で製造できる。
また、可動接点１５がコア端面３ｂに当たることはないので、実施例１に記載した様に、プランジャ７の戻り力に耐え得るだけの強度を可動接点１５に持たせる必要はなく、その分、可動接点１５の薄板化および軽量化が可能である。

電磁スイッチの断面図である（実施例１）。 図１に示す電磁スイッチの要部を示す拡大断面図である（実施例１、２）。 電磁スイッチの断面図である（実施例３）。 従来技術に係わる電磁スイッチの断面図である。

符号の説明

１ 電磁スイッチ
３ ステーショナリコア（鉄心）
３ａ 当たり面
３ｂ コア端面（鉄心の反プランジャ側の端面）
７ プランジャ
８ シャフト
９ リターンスプリング（スプリング）
１４ 一組の固定接点
１５ 可動接点
１８ インシュレータ
１８ｂ ストッパ面
Ｃ１ プランジャの外周に確保される径方向のクリアランス
Ｃ２ インシュレータの外径と段差の内径との間に確保されるクリアランス
ｔ インシュレータの厚み
Ｄ 段差の高さ（深さ）

Claims (5)

1. 磁気回路の一部を形成する鉄心と、
   この鉄心に対向して可動するプランジャと、
   前記鉄心と前記プランジャとの間に配置され、前記鉄心に対し前記プランジャを反鉄心方向へ付勢するスプリングと、
   スタータのモータ回路に接続される一組の固定接点と、
   前記プランジャに固定されて前記プランジャと一体に移動するシャフトと、
   このシャフトの反プランジャ側の端部にインシュレータを介して支持され、前記シャフトと共に前記プランジャと一体に可動して、前記一組の固定接点間を断続する可動接点とを有し、
   前記スタータの所定位置に組み付けられる前のスイッチ単体の状態で、前記プランジャが前記スプリングの反力で反鉄心方向へ押し戻される時に、そのプランジャの戻り力を前記インシュレータが前記鉄心に当接することで受け止める構造を有する電磁スイッチにおいて、
   前記鉄心は、前記インシュレータの端面が当接する当たり面を有すると共に、前記鉄心の反プランジャ側の端面と前記当たり面との間に段差が設けられて、前記当たり面が前記反プランジャ側の端面より低く形成さ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、
   前記鉄心は、前記反プランジャ側の端面と前記当たり面との間に設けられる段差が、前記インシュレータの厚みより小さく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１または２に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記インシュレータは、中央部に丸孔が開口するリング板状に設けられ、前記丸孔に前記シャフトを挿通して取り付けられており、
   前記プランジャの外周に確保される径方向のクリアランスより、前記インシュレータの外径と前記段差の内径との間に確保されるクリアランスの方が大きく設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
4. 磁気回路の一部を形成する鉄心と、
   この鉄心に対向して可動するプランジャと、
   前記鉄心と前記プランジャとの間に配置され、前記鉄心に対し前記プランジャを反鉄心方向へ付勢するスプリングと、
   スタータのモータ回路に接続される一組の固定接点と、
   前記プランジャに固定されて前記プランジャと一体に移動するシャフトと、
   このシャフトの反プランジャ側の端部にインシュレータを介して支持され、前記シャフトと共に前記プランジャと一体に可動して、前記一組の固定接点間を断続する可動接点とを有し、
   前記スタータの所定位置に組み付けられる前のスイッチ単体の状態で、前記プランジャが前記スプリングの反力で反鉄心方向へ押し戻される時に、そのプランジャの戻り力を前記インシュレータが前記鉄心に当接することで受け止める構造を有する電磁スイッチにおいて、
   前記鉄心は、前記インシュレータが当接する当たり面を有すると共に、この当たり面が前記鉄心の反プランジャ側の端面からテーパ形状に窪んで形成され、
   前記インシュレータには、前記当たり面のテーパ形状に対応して、テーパ形状に突き出るストッパ面が設けられ、このストッパ面が前記当たり面にテーパ嵌合す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、
   前記ストッパ面が前記当たり面にテーパ嵌合した状態で、前記鉄心と前記可動接点との間に所定の隙間が維持されていることを特徴とする電磁スイッチ。
   

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