JP4289770B2 - マグネットスイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジン等のスタータに装着されるマグネットスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６および図７に、従来のマグネットスイッチ１０１の断面図を示す。両図とも励磁コイル３通電状態を示し、図６は新品時、図７は接点寿命時である。
【０００３】
スタータに使用されるマグネットスイッチ１０１は、筒状のハウジング８内に一対の固定接点部６、６が電気的に絶縁されて設けられて、スイッチの一対の接点を形成している。また、ハウジング８内には、固定鉄心４を有する励磁コイル３が設けられ、その円筒状中空部に可動鉄心２が摺動自在に配設されている。可動鉄心２には、可動接点５ａを有する環状の可動部５が可動鉄心２と電気的に絶縁されて摺動自在に外嵌されると共に、この可動部５を固定接点６ｂ方向に付勢するスプリング１０が設けらている。可動部５は、このスプリング１０の付勢力によって、可動鉄心２に設けられた係止部２ｂに当接している。また、可動鉄心２は、固定鉄心４から遠ざかる方向へスプリング９によって付勢されている。励磁コイル３の非通電時には、可動接点５ａと固定接点６ｂとは離れており、マグネットスイッチ１０１は開状態にある。この時、可動部５は、スプリング１０の付勢力によって、可動鉄心２に設けられた係止部２ｂに当接している。
【０００４】
エンジン始動のためにスタータスイッチ（図示せず）がオンされると、励磁コイル３が通電され磁力を発生する。この磁力に吸引されて可動鉄心２は固定鉄心４に当接するまで移動する。同時に、可動鉄心２に配設された可動部５も可動鉄心２と一体的に移動して、可動接点５ａが一対の固定接点６ｂ、６ｂに接触する。つまり、一対の固定接点部６、６間が可動接点５ａにより導通されるので、マグネットスイッチ１０１は閉状態となる。これにより、スタータモータ（図示せず）に通電される。この際、スプリング１０は接点同士の衝突による衝撃を吸収するとともに、接点の接触圧を得る作用を有する。
【０００５】
また、可動鉄心２の円筒部内には摺動自在にプランジャ３１が保持されており、このプランジャ３１の移動によりスタ−タモ−タの駆動力を伝達可能とする。
【０００６】
エンジンが始動してスタータスイッチがオフされると、励磁コイル３への通電が停止され磁力は消滅し吸引力がなくなる。すると、可動鉄心２は、スプリング９の付勢力により移動し、可動接点５ａは固定接点６ｂから離れる。これにより、マグネットスイッチ１０１は開状態となり、スタータモータへの通電が遮断される。
【０００７】
マグネットスイッチ１０１の作動について詳しく説明する。
【０００８】
マグネットスイッチ１０１の新品時において、励磁コイル３が通電されると、可動鉄心２が固定鉄心４に吸引されて移動し始める。この時、可動部５も可動鉄心２と共に移動し、図６に示すように、可動接点５ａが固定接点６ｂに接触してその移動が完了する。一方、可動鉄心２はさらに移動して、固定鉄心４に当接してその移動が完了する。つまり、可動鉄心２の移動長さ（移動量）は、可動部５の移動長さ（移動量）よりも大きい。この時、可動鉄心２の係止部２ｂと可動部５（具体的には絶縁材料からなるプレート５ｃ）との間に隙間Ｃが形成される。
【０００９】
次に、励磁コイル３への通電が停止されると、励磁コイル３の電磁力が消滅し吸引力がなくなるので、可動鉄心２はスプリング９の付勢力によって固定鉄心２から遠ざかる方向へ移動し始める。この時、可動接点５ａは固定接点６ｂに接触したままである。可動鉄心２が、前述の隙間Ｃの長さだけ移動して、可動鉄心２の係止部２ｂが可動部５（具体的には絶縁材料からなるプレート５ｃ）に当接した直後、可動部５は、可動鉄心２と一体的に移動し始め、固定接点６ｂから離れる。この時、可動鉄心２の係止部２ｂは、この隙間Ｃの区間だけ移動、つまり加速しながら可動部５に衝突するので、可動部５は、係止部２ｂから固定接点６ｂから離れる方向の衝撃力を受ける。
【００１０】
一般に、スタータモータ通電時は数十Ａ以上の電流が流れるため、マグネットスイッチ１０１の可動接点５ａと固定接点６ｂとの接触部は高温になり、部分的な溶着が発生する場合がある。可動接点５ａと固定接点６ｂとの接触部に部分的溶着が発生した場合において、前述の衝撃力は、可動接点５ａを固定接点６ｂから分離させるための分離力として作用し、有効な役割を果たしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、可動接点５ａが固定接点６ｂから離れる際には、アーク放電が発生して固定接点６ｂが摩耗する。摩耗量が増大するに連れて、可動接点５ａが固定接点６ｂに接触するまでの移動長さ（移動量）も増加する。それに伴って、可動鉄心２が固定鉄心４に当接した時に形成される、可動鉄心２の係止部２ｂと可動部５との間の隙間Ｃは小さくなる。さらに固定接点６ｂの摩耗が進み、固定接点６ｂの可動部５との接触部の厚さが所定厚さに達すると、可動鉄心２の係止部２ｂと可動部５との間の隙間Ｃは０になる。つまり、この時点が、マグネットスイッチの接点寿命である。接点寿命時以降、可動接点５ａと固定接点６ｂとの接触は不安定となる。
【００１２】
励磁コイル３の通電を停止した時に、可動部５が可動鉄心２の係止部２ｂから受ける衝撃力は、接点寿命に近づくに連れて減少し、接点寿命時においては衝撃力は０となる。接点寿命時においては、可動接点５ａを固定接点６ｂから分離させる分離力は、スプリング９の付勢力のみとなり、これは、上述の衝撃力に比べて小さい。
【００１３】
従来のマグネットスイッチ１０１においては、接点寿命付近において、スタータスイッチをオフ、つまり励磁コイル３への通電を停止しても、可動接点５ａが固定接点６ｂから離れにくくなる可能性があった。この問題の対策として、スプリング９の付勢力を大きくすることが考えられるが、この場合、励磁コイル３の吸引力を増大させる必要があり、マグネットスイッチ１０１の体格が大きくなる等の問題から採用されていない。
【００１４】
本発明は、上記のような点に鑑みなされたものであり、可動鉄心の移動量を可動部の移動量よりも大きく設定するという簡易な手段により、体格の増大やコストアップを伴わず、接点寿命時においても可動接点を固定接点から確実に分離させて両接点間の導通を遮断できる、信頼性の高いマグネットスイッチを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【００１６】
本発明の請求項１に記載のマグネットスイッチは、可動接点が固定接点と接触する方向への可動部の移動を規制する規制部材を設けると共に、励磁コイル通電時における可動鉄心の移動量が、可動部の移動量よりも大きくなる位置に規制部材を配置している。これによれば、励磁コイル通電時における可動接点の移動量が最大となる時、すなわち接点寿命時においても、可動鉄心の移動量はそれより大きいため、可動部と可動鉄心の係止部との間に隙間が形成され、励磁コイル通電停止時に、可動鉄心の係止部が可動部に衝突して、可動接点に衝撃力を与え、可動接点を固定接点から確実に分離することができる。
より具体的には、固定接点の寿命時において、励磁コイルが通電されて可動鉄心が固定鉄心の方向に移動するとき、可動接点が固定接点に接触すると同時に、可動部のプレートが規制部材に当接して可動部を停止させるとともに、可動鉄心が固定鉄心に当接するまでさらに移動させることにより、規制可動部のプレートと可動鉄心の係止部との間に隙間を形成するものである。
【００１７】
本発明の請求項２に記載のマグネットスイッチでは、規制部材を、励磁コイルと固定接点との間に挟持固定された絶縁部材の一部により形成している。これにより、部品点数を増加させずに、極めて容易な手段により可動接点に衝撃力を与えて、可動接点を固定接点から確実に分離することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるマグネットスイッチを、エンジン始動用のスタータに適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。なお、各図において同一構成部分には同一符号を付してある。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態によるマグネットスイッチ１の接点寿命時の励磁コイル３通電時の断面図を示す。図２は、本発明の一実施形態によるマグネットスイッチ１の新品時の励磁コイル３非通電時の断面図を示す。図３は、本発明の一実施形態によるマグネットスイッチ１の新品時の励磁コイル３通電時の断面図を示す。
【００２０】
マグネットスイッチ１は、図５に示すように、エンジン始動用スタータ１００に装着されている。
【００２１】
スタータ１００は、リダクション型スタータの例であり、マグネットスイッチ１、モータＭ、ピニオンＰ、ギア列Ｇを備えている。
【００２２】
可動鉄心２は、図２に示すように、励磁コイル３の内周側の円筒状部分に同軸上に摺動自在に嵌合している。可動鉄心２の固定鉄心４と反対側の端部には、小径部２ａが同軸上に設けられ、可動部５を係止する係止部２ｂが形成されている。小径部２ａには、可動部５が摺動自在に嵌合している。また、可動鉄心２の、固定鉄心４と反対側の端面にはストッパ２ｃが溶接により固定されている。可動部５とストッパ２ｃとの間にはスプリング１０（第２の弾性部材）が配設され、可動部５を固定接点６ｂの方向（つまり係止部２ｂに係止させる方向）に付勢して可動部５を係止部２ｂに当接させている。
【００２３】
励磁コイル３は、その一端側から可動鉄心２が挿入されていると共に、その他端に固定鉄心４が固定されており、励磁コイル３が通電されると、可動鉄心２および固定鉄心４により磁気回路が形成される。
【００２４】
可動部５は、導電性金属材料からなる可動接点５ａ、絶縁材料からなるホルダ５ｂおよびプレート５ｃから構成される。これら三者は、スプリング１０により一体的に可動鉄心２の小径部２ａに摺動自在に嵌合している。可動接点５ａは、ホルダ５ｂおよびプレート５ｃにより、可動鉄心２とは電気的に絶縁されている。また、可動接点５ａは、後述する一対の固定接点部６、６に接触することで、マグネットスイッチ１の電気回路を形成し、モータＭへの通電を行なう。
【００２５】
一対の固定接点部６、６は、導電性金属材料からなり、その基部６ａにおいて、ボルト１３、絶縁スリーブ１４、絶縁ワッシャ１５、Ｏ−リング１６を介してハウジング８と電気的に絶縁されて、ハウジング８の円周部に互いに対向して固定されている。固定接点６ｂは、ハウジング８の軸と直交する面内に半径方向に設定されている。固定接点６ｂと可動接点５ａが接触すると、一対の固定接点部６、６間が電気的に導通し、モータＭに通電される。
【００２６】
ハウジング８は、可動鉄心２および励磁コイル３を収容すると共に、固定接点部６を保持している。また、ハウジング８にはカバー１７が固定されている。励磁コイル３の非通電時において、可動鉄心２はスプリング９（第１の弾性部材）の付勢力によって固定鉄心４から遠ざかる方向に移動し、可動鉄心２に保持される可動部５のホルダ５ｂがカバー１７に当接している。
【００２７】
規制部材７は、環状の絶縁材料からなり、ハウジング８内において、励磁コイル３と固定接点６ｂとの間に挟持・固定され、励磁コイル３と固定接点６ｂとを電気的に絶縁している。マグネットスイッチ１が接点寿命に達しない時は、励磁コイル１の通電時における可動部５の移動は可動接点５ａと固定接点６ｂとの接触により規制される。マグネットスイッチ１が接点寿命に達すると、励磁コイル１の通電時における可動部５の移動は、可動部５が規制部材７と当接して規制される。
【００２８】
ここで、本実施形態においては、励磁コイル３に通電した時の可動鉄心２の移動長さ（移動量、つまり図２中のＬ１、可動鉄心２と固定鉄心４との距離）を、可動部５の移動長さ（移動量、つまり図２中のＬ２、可動接点５ａと固定接点６ｂとの距離）より、大きく設定している。従って、可動部５の移動長さが最大となる接点寿命時においても、図1に示すように、可動部５と係止部２ｂとの間には、隙間Ｃが形成されている。
【００２９】
次に、マグネットスイッチ１の作動について説明する。
（１） 励磁コイル３が通電されていない時。
【００３０】
この時、可動鉄心２は、スプリング９の付勢力によって図２の上方に付勢され、可動接点５ａと一対の固定接点６ｂ、６ｂとが離れた状態で、可動部５のホルダ５ｂがカバー１７に当接している。従って、一対の固定接点部６、６間の導通は断たれており、モータＭには通電されない。また、この時可動部５は、スプリング１０の付勢力によって係止部２ｂに当接している。
（２） 励磁コイル３に通電した時。
（ａ） マグネットスイッチ１の新品時。
【００３１】
スタータスイッチ（図示せず）がオンされて、励磁コイル３が通電されると励磁コイル３は磁力を発生するので、可動鉄心２は固定鉄心４に吸引されて図３中の下方に移動し、可動部５も固定鉄心２と一体的に移動する。やがて可動接点５ａが固定接点６ｂに当接して停止すると、可動接点５ａによって一対の固定接点部６、６間が導通され、モータＭに通電される。この時点では、可動鉄心２は、まだ固定鉄心４に当接していないので、可動鉄心２だけがさらに固定鉄心４に当接するまで移動する。このため、可動鉄心２の係止部２ｂと可動部５のプレート５ｃとの間に隙間Ｃが形成される。
（ｂ） マグネットスイッチ１の接点寿命時。
【００３２】
スタータスイッチ（図示せず）がオンされて、励磁コイル３が通電されると、マグネットスイッチ１の新品時と同様に、可動鉄心２は固定鉄心４に吸引されて図１の下方に移動し、可動部５も固定鉄心２と一体的に移動する。やがて可動接点５ａが固定接点６ｂに接触すると同時に、可動部５のプレート５ｃが規制部材７に当接して停止する。可動接点５ａによって一対の固定接点部６、６間が導通され、モータＭに通電される。この時点で、可動鉄心２は、まだ固定鉄心４に当接していないので、可動鉄心２だけがさらに固定鉄心４に当接するまで移動する。従って、マグネットスイッチ１の接点寿命時においても、可動鉄心２の係止部２ｂと可動部５のプレート５ｃとの間に隙間Ｃが形成される。
（３） 励磁コイル３の通電が停止された時。
【００３３】
スタータスイッチ（図示せず）がオフされて、励磁コイル３への通電が停止されると励磁コイル３の磁力が消滅して吸引力がなくなるので、可動鉄心２は、スプリング９の付勢力によって固定鉄心４から遠ざかる方向（図１中の上方）へ移動し始める。この時、可動接点５ａは固定接点６ｂと接触したままである。可動鉄心２が、前述の隙間Ｃの長さだけ移動すると、可動鉄心２の係止部２ｂが可動部５のプレート５ｃに衝突し、その衝撃力と可動鉄心２の押し出し力とにより、可動接点５ａが固定接点６ｂから離れる。このため、一対の固定接点部６、６間の導通が遮断され、モータＭへの通電が遮断される。この後、可動鉄心２と可動部５は、一体的に図２の上方へ移動し可動部５のホルダ５ｂがカバー１７に当接して停止する。
【００３４】
以上説明したように、本発明の一実施形態のマグネットスイッチ１においては、ハウジング８に、可動部５の移動長さ（移動量）を規制するような規制部材７を設けると共に、可動鉄心２の移動長さを可動部５の移動長さよりも大きく設定している。励磁コイル３への通電繰り返しにより、固定接点６ｂの摩耗量が大きくなり接点寿命に達した時点においても、励磁コイル３の通電時に、可動鉄心２の係止部２ｂと可動部５のプレート５ｃの間に隙間Ｃが形成されるので、励磁コイルへの通電を停止した時に、可動鉄心２の係止部２ｂによって可動部５に衝撃力を与えことができ、可動接点５ａを固定接点６ｂから確実に分離させることができる。
【００３５】
なお、本発明の一実施形態のマグネットスイッチ１においては、スプリング９（第２の弾性部材）としてコイルスプリングを用いているが、その他の弾性部材、例えば、板ばね、あるいは皿ばね等を用いてもよい。
【００３６】
また、本発明の一実施形態のマグネットスイッチ１においては、規制部材７を、励磁コイル３と固定接点６ｂとの間に挟持固定された絶縁部材の一部により形成しているが、前記絶縁部材と兼用せずに、別部品により形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるマグネットスイッチ１の接点寿命時の励磁コイル３通電時の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるマグネットスイッチ１の新品時の励磁コイル３非通電時の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるマグネットスイッチ１の新品時の励磁コイル３通電時の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるマグネットスイッチ１を用いたスタータ１００の部分断面図である。
【図６】従来のマグネットスイッチ１０１の新品時の励磁コイル３通電時の断面図である。
【図７】従来のマグネットスイッチ１０１の接点寿命時の励磁コイル３通電時の断面図である。
【符号の説明】
１ マグネットスイッチ
２ 可動鉄心
２ａ 小径部
２ｂ 係止部
２ｃ ストッパ
３ 励磁コイル
４ 固定鉄心
５ 可動部
５ａ 可動接点
５ｂ ホルダ
５ｃ プレート
６ 固定接点部
６ａ 基部
６ｂ 固定接点
７ 規制部材
８ ハウジング
９ スプリング（第１の弾性部材）
１０ スプリング（第２の弾性部材）
１１ カバー
１２ ターミナルボルト
１３ 絶縁スリーブ
１４ Ｏ−リング
１５ Ｏ−リング
１６ ワッシャ
１７ ナット
Ｃ 隙間
Ｌ１ 固定鉄心２の移動長さ
Ｌ２ 可動接点の移動長さ

Claims (2)

1. 可動接点とホルダー及びプレートを有し、可動鉄心の外周に摺動自在に保持されて前記可動鉄心と共に移動する可動部と、
   前記可動部のプレートを係止する係止部が設けられた前記可動鉄心と、
   前記可動鉄心の外周に配設された励磁コイルと、
   前記可動鉄心に対向位置され、前記励磁コイルの通電時に前記可動鉄心を吸引する固定鉄心と、
   前記可動鉄心と対向配置され、前記可動部の移動により前記可動接点と接触する一対の固定接点と、
   前記可動鉄心を前記固定鉄心から遠ざける方向へ付勢する第１の弾性部材と、
   前記可動部のプレートを前記係止部に係止させる方向に付勢する第２の弾性部材とを備え、
   前記励磁コイルの通電時に、前記固定鉄心が前記可動鉄心を吸引して前記可動接点と前記固定接点とを接触させ、一方前記励磁コイルの通電停止時には、前記可動鉄心が前記第１の弾性部材の付勢力によって前記固定鉄心から遠ざかる方向へ移動し、前記係止部が前記可動部を押し出すことにより前記可動接点が前記固定接点から離れる構成のマグネットスイッチにおいて、
   前記可動接点が前記固定接点に接触する方向への前記可動部の移動を規制する規制部材を設け、
   この規制部材は、前記励磁コイル通電時における前記可動鉄心の移動量が、前記可動部の移動量よりも大きくなる位置に配置されるとともに、
   前記固定接点の寿命時において、前記励磁コイルが通電されて前記可動鉄心が前記固定鉄心の方向に移動するとき、前記可動接点が固定接点に接触すると同時に、前記可動部のプレートが前記規制部材に当接して前記可動部を停止させるとともに、前記可動鉄心が前記固定鉄心に当接するまでさらに移動させることにより、前記可動部のプレートと前記可動鉄心の係止部との間に隙間を形成することを特徴とするマグネットスイッチ。
2. 前記規制部材を、前記励磁コイルと前記固定接点との間に挟持固定された絶縁部材の一部により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマグネットスイッチ。

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