JP4516065B2 - 電気式スタータ制御用電磁コンタクタ - Google Patents

Description

この発明は、電動機を備えるスタータ用の電磁コンタクタに関する。

この電磁コンタクタは、
バッテリ、及び電動機に接続されるために配置された接続端子と、
可動コアと、
主固定コアと、
可動コアと固定コアとの間に画定されている、軸方向のエアギャップと、
励磁された場合には、可動コアと主固定コアとの間で画定されている、軸方向エアギャップに磁力線をつくり出すようになっている円筒形コイルと、
磁気ヨークとして配置され、かつ固定コアに取り付けられているケースを備える磁気回路と、
電力回路の接点を覆い、接続端子を内蔵している絶縁キャップとを備え、
さらに、上記ケースは、円筒形をした金属製のハウジングと、コイルを囲んでいる磁性材のインナスリーブと、可動コイルを横切って、主固定コアと反対側に配置され、固定コアの働きを補助しているエンドリングとから構成されている。

通常、スタータは、電磁コンタクタを備えている。その機能は次の如くである。
― 始動の瞬間に、ピニオンをリングギアに噛み合わせ、始動した後に、リングギアからピニオンを切り離す。
― 電動機に電流を供給する。

一般に、コンタクタは、プランジャコアを起動させる電磁石で構成されている。プランジャコアが移動すると、電動機に電力を供給するための回路が閉じ、これと同時に、起動レバーを引いて、ピニオンをリングギアに噛み合わせるようになっている。

文献FR-A-2 795884によれば、自動車用スタータ（図5参照）は、回転式電動機Mと、ピニオン1を備える出力軸から成っており、ピニオンは、自動車のエンジンを確実に始動するように、エンジンのフライホイールと共に回転可能なリングギアCを駆動する。ピニオン1は、出力軸上のスプライン上に滑動可能に取付けられており、リングギアから切り離されている停止位置と、リングギアと噛み合う作動位置との間をスライドするようになっている。

モータに電力が供給されると、出力軸は、モータによって回転させられる。この出力軸は、図6に示されているモータMの軸とは同一ではない。なぜなら、２本の軸の間には、減速ギア装置が設けられているからである。別の型式では、出力軸は、モータの軸と同一となっている。

スタータのモータは、電磁石を有し、かつモータの上部に配置されている電力コンタクタ2と関連づけられている。コンタクタ2は、サポートによって支持されている円筒形コイル2aと、可動コア2ｂを案内するための案内筒2ｃを構成するベースを備えている。

コンタクタ2は、二重の機能、すなわち、モータMに電流を供給し、かつ、休止位置と作動位置の間で、ピニオン1を移動させるという機能を有している。電磁石の励磁は、例えば、イグニッションキーによって行われるようになっており、電磁石によってコンタクタの主電力回路が閉じた後、バッテリとの電気回路が成立することになる。

コンタクタ2の可動コア2bは、制御レバーを有するメカニカルカプリング4を介して、フリーホイール伝達装置を備えているスタータヘッドと連結されている。ピニオン1は、スタータヘッドの一部分となっている。

フォークの形をしている制御レバーは、1本の軸のまわりに枢動できるようにして取りつけられている。出力軸は、ベアリングを介して回転できるようにして、ケーシングに取り付けられている。

このケーシングは、エンジンに取り付けられ、かつ、リングギアCが回転しうるように、空隙が設けられている。このようにして、ケーシングは、車両に搭載されたエンジン上で、スタータを支持する役目を担っている。

コンタクタの主電力回路には、１対の固定接点と、橋の形をして、プッシャーに固定されている可動接点3が設けられている。プッシャーは、コイルが励磁されている間は、可動コアによって直線運動をするようになっている。

さらに正確に言えば、プッシャーは、軸方向の隙間が吸収された後、可動コアによって移動するようになっており、第2のリターンスプリングは、プッシャーを休止位置に戻すように、可動コア2ｂ上で作動する。

切離しスプリングである第1のリターンスプリングは、固定接点との軸方向隙間ができるように、可動接点とプッシャーから成るアセンブリを、接点が開く方向に押している。

前記のプッシャー休止位置は、可動接点3と、プッシャーを案内するための、中央孔を有する固定コアとの接触によって決められるようになっている。プッシャーには、スプリングを装着するための段がつけられている。このスプリングは、接触圧スプリングと呼ばれ、前記の段と可動接点の間で作動するようになっている。固定コアには、段が付けられ、コイル2aのサポートの中心を定める芯出し面を有している。

噛み合いスプリングと呼ばれるスプリング5は、可動コア2ｂの中に収容され、１本のロッドと係合されている。このロッドは、１本の軸を介して、フォークの形状を有する制御レバーの上端に連結されており、それによって、前記レバーを可動コア2ｂに対して作動させるようになっている。

おおむね円筒形をしているコンタクタは、電動機の近くにあり、電動機と平行に配置されている。コンタクタは、出力軸、及び出力軸上を滑って移動するように取り付けられたピニオンを支えている、前記のケーシングに固定されている。公知の要領で、ケーシングには、電動機Mのヨークが内蔵されており、ヨークは、電動機Mの軸がその中で回転するように取り付けられたリアベアリングプレートによって閉鎖されている。

ケーシングには、出力軸を回転しうるようにして取付けたフロントベアリングプレートが設けられている。出力軸は、その端部にあるベアリングを介して、電動機Mの軸とつながっている。

コンタクタは、可動コアを除いて、絶縁材料でつくられ，固定接点に接続された端子を備えているキャップと共に、磁性体でつくられた固定部を有している。コンタクタの固定部は、ケーシングに嵌合しうるように形成された、円筒状のヨークから成っており、さらに、コンタクタは、軸方向のエアギャップによって、可動コアと隔てられた固定コアを有している。円筒形コイルは、僅かな半径方向のクリアランスをもって、同心状に可動コアを取り巻いており、ケースの中に取り付けられている。

コイルが励磁されていない時には、第2リターンスプリングの働きによって、固定コアから離れるように、可動コアの位置は定められている。

コイルに電力が供給されている間、すなわち、コイルが励磁されている間、まず最初の段階で、可動コアは、磁力による吸引力により、第1リターンスプリングの力に抗して、固定コアの方向に移動する。第2段階として、可動コアとプッシャーとの間の軸方向隙間が無くなった後、可動コアは、第2及び第1リターンスプリングの力に抗して、プッシャーを移動させる。

この第1リターンスプリングは、第2のリターンスプリングよりも大きいスプリング力を有しているが、接触圧スプリングのスプリング力よりは小さくなっている。

前記の動きは、可動接点が固定接点と接触し、電動機に電力が供給されるまで続く。その後、接触圧スプリングは、可動コアと固定コアが接触するまで圧縮される。

これと同時に、スタータヘッドは、制御レバーの働きで、リングギアCの方へ移動する。

ピニオン1がリングギアCと完全に噛合わない時点で、固定接点は閉じ、電動機が起動できるようにスプリング5が圧縮され、その結果、電動機がピニオンを回転させ、ピニオンはリングギアに噛合する。

このようなコンタクタの磁気回路の構造は、例えば前記の文献DE101 55 103、或いはFR-A-2-795 884によって公知である。

図1では、コンタクタの固定コア10は、通常、1個所、或いは複数箇所を変形させることによって、ケース11に対して回転できないようになっている。変形部分は、固定コアの周囲、或いは後方に形成された空洞に、ケースの側壁の突起部材12を噛み合わせるようにつくられている。ケースが複数の部材でつくられている場合には、ケースを注意して取り扱わないと、組み立てた部材が分離してしまうおそれがある。

図2では、キャップ14は、接続端子にかかる締め付けトルクTを支えるために、ケース11に対して回転しないようになっている。このために設けられた突起部材12aは、ケース11の端部を変形して形成され、キャップ14の空洞13aにはめ込まれている。

キャップ14にかかるトルクが、特定の値を超えると、キャップ14は、回転を始め、突起部材12aが外れてしまう危険性がある。

このような状態は、薄い（0.5〜1.5ｍｍ）金属板からプレス成型でつくられたケースが、充分な剛性を持っていない場合に発生する可能性がある。強力な回転トルクがかかった場合には、ケースは、楕円状に変形してしまう危険性があり、このような状態では、ケースの回転防止機能は、もはや確実ではなくなる。

本発明の課題は、前記の欠点を回避し、接続端子にかかる締め付けトルクに対して、充分な機械的強さを有するケースを備える、スタータ用コンタクタを提供することである。

本発明による装置は、次の特徴を有している。すなわち、ケースの金属製ハウジングは、主固定コアの円筒状の外周と、連続的に接触している環状リブを有し、このリブの内径は、インナスリーブより大きく、ケースのハウジングより小さくなっており、これによって、ケースのさまざまな部材の位置決めを確実なものとしている。

前記リブは、さまざまなケースの部材の円周上の位置を定め、同時に、内側に変形して溝となっている部分を、局部的にカシメることによって、ハウジングを固定コア上に締め付けるようになっているのが好ましい。

コンタクタハウジングの端部にあるリブは、ハウジング内のスリーブ及びエンドリングを、安定して保持すると同時に、接続端子を締め付ける際に、キャップにかかるトルクによる変形を、全て防止するようにケース11を強化している。

さらに、リブは、固定コアの材料を削減するために、固定コアの芯出しに対して役立つようになっている。このような構成により、標準型の固定コアの使用が可能となり、それに従って、ケースの寸法が決定される。キャップは、固定コアを押し付けるように作用して、インナスリーブを押すようになっている。

好ましい実施例では、主固定コアには、カシメによって突起部材を埋め込むようにした、半径方向の空洞を備えている。キャップは、ハウジングの端部に組み込むまれる時、固定コアの切欠きと噛み合うようになっている半径方向のホゾを、少なくとも1個備えていることが好ましい。

本発明の特徴によれば、ホゾを受け入れる切欠きは、固定コアの空洞を兼ねている。キャップの回転を防止するための突起部が、組み立て後、ハウジングの端部に追加して形成されている。

図5では、可動コア18は休止位置にあり、固定コア10と可動コア18の間の、軸方向エアギャップは最大となっている。

図3から図5では、ケース11は、磁性材からなる円筒形の金属製ハウジング15、円筒形軟鋼製インナスリーブ16、及び固定コアの補助として作動するエンドリング17等の複数の部材でつくられている。

円筒形のハウジング15は、可動コア18の挿通用の中央孔を有するベース部115を有している。このベース部は、コンタクタCTの軸X-Xに対して横切るような向きであり、その内面に、エンドリング17から離れる向きに伸びる中央軸方向突出部材116が形成されている。

軸X-Xは、コイル22の軸であり、かつ、可動コア18、及びプッシャー101の軸でもある。

プッシャー101は、可動コア１８に固定されているインターナルリング103の助けをかりて、作動するようになっている。

接触圧スプリングは、102で示してあり、第１リターンスプリングすなわち、カットオフスプリングは24、第2リターンスプリングは121、噛み合いスプリングは5で、それぞれ示してある。

この実施例では、これらのスプリングは、すべてコイルスプリングとなっている。

可動コア18のリング103は、ロッド117の挿通のための孔を、中央に設けた基部が、一端となっている空洞を閉鎖している。ロッド117は、ピン118によって、図示しない制御レバーと接続されている。噛み合いスプリング5は、前記の可動コア18の基礎部分、及び端部のショルダ上に当接されている。

この例では、カップ120は、カシメによって、可動コアに固定されている。このカップは、第2リターンスプリング121の一端を受ける役目を担っている。

特徴の一つによれば、突出部材116は、スプリング121に対する、もう一方の端部の受けとして働くので、ハウジングは、付加的な機能を有していることになる。

エンドリング17は、ハウジング15のベース部分115にはめ込まれており、可動コア18が軸方向に動けるように、中央部に半径方向の隙間19を有している。ベース部分115の中央突出部材116も、可動コア18が軸方向に動けるように、半径方向に隙間を有している。

二つの機能を確実に果すように、ハウジング15の円筒形の壁面は、固定コア10の位置に合せて、円環状のリブ21を形成するように、内側に向かう局部的な加工を受けることになる。

二つの機能の一つは、インナスリーブ16、及びエンドリング17を、ハウジング15の中に保持することであり、他の一つは、接続端子20を締め付ける際のトルクによって、キャップ14に発生する変形を回避するために、ケース11の剛性を上げることである。

この加工は、外形を小さくするように、例えばハウジング15の外周全体に亘るロール加工によって行うことができる。

リブ21の内径D1は、インナスリーブ16の内径D2よりも大きく、ハウジング15の外径D3よりも小さい。軸方向で測定したリブ21の幅Hは、それに対応する固定コア10の溝の幅と等しいか、若しくはそれよりも小さい。

上の説明、及び図面から明らかなように、最初に、ベース部分115に接触して、エンドリング17をハウジング15の中に装着し、次いで、インナスリーブ16をハウジング15に装入し、最後に、インナスリーブの軸方向の動きを防止するように、インナスリーブの自由端に接触して、ハウジング15が内側にロール加工する。

このようにして、3つの部品15、16、17から成り、取扱い及び搬送の準備が整ったサブアセンブリとしてのケース11がつくられる。

この方法では、いかなる溶接も必要としない。

インナスリーブ16は、ハウジング15の内面に対して密接していることが好ましい。これは、エンドリング17についても同様である。

ハウジング15と同じように、部材16、17は、軟鋼でつくられていることが好ましい。軟鋼は導体であり、コイル22に電力が供給された時、これらの部材の中を、磁力線が通過することができる。

リング17は、所望の厚さとされる。ハウジング15には、所望の外観が得られるように表面処理が施すこともある。別の例として、ハウジング15を、例えば、アルミニウムを基本とした非磁性材料でつくってもよい。

さらに別の例では、ハウジング15、インナスリーブ16、及びリング17を、正方形、長方形、多角形、或いは他の形状をした断面としてもよい。

ベース部115は、リング17を保護しており、リング17の腐蝕の危険性はほとんどない。これは、インナスリーブについても同様である。リング17の厚さは、インナスリーブより厚くされている。

次いで、U字形の断面を持つ、円環状のサポート220を有するコイル22を装着する。コイル22は、リング17と共に、円環状サポート220を介して、サポートチューブ23上に装着される。

サポートチューブ23は、可動コア18用の受け台となっており、固定コア10の芯出し、及び軸方向の位置決めの役目をしている円環フランジ99を支えている。このフランジ99は、軸X-Xに関して交差するように方向付けられた、ラジアル部100まで続いている。

このラジアル部１００には、受け台用の段が設けられており、サポート220、及びサポートチューブ23用の軸方向の受け台となっている。サポートチューブ23は、ハウジング15と突出部材116の隙間19を保っている。

第1リターンスプリング24は、固定コアと接触する方向に、可動接点25を押しており、それによって、固定接点との軸方向エアギャップが形成されている。固定接点は、図5では片方だけしか示されていない。

この例では、ラジアル部100は円筒形となっている。ラジアル部分の外周は、リブ21の内面と密着しており、それによって、ラジアル部100の芯出しができることになる。したがって、固定コア10の芯出しができることになる。

リブ21によって、ラジアル部100の半径が小さくなるので、固定コアの材料が節約され、より安価につくることができる。

リブ21の内面、したがって、内側に突出した部材の内面は、図3で判るように、円筒部を有することが好ましい。この部分は、ラジアル部分100の芯出しのために役立つことになる。この円筒部は、前述の内径D1を有している。

傾斜している側壁は、リブ21の境界を定めるように、円筒部の両側に伸びている。側壁の片方は、すなわち、インナスリーブ16に隣接している側壁210は、ベース部分115に接しているエンドリング17に対して、インナスリーブが接合するように、前記のインナスリーブを締め付けることができるようになっている。従って、傾斜側壁210は、締め付け用の側壁ということになる。

勿論、他の実施例として、リブ21を、別の形としていてもよい。例えば、先端が丸くなったV字形断面で、図2に示されている突起部材12aより小さい丸みを有するものとしてもよい。

この例では、固定コア10の外面は、すなわち、ラジアル部分100の外面は、空洞13を備えていることが好ましい。この空洞は、ケース11を保持すると同時に、固定コア上にキャップ14の位置を決めるという、二重の機能を有している。

ハウジング15の局部的な変形は、外側から，溝21の上に複数箇所加えてもよい。この変形は、固定コア10の回転を防止するために、固定コアのラジアル部100にある空洞13の中へ、金属部材を局部的に押し込むことによって行われている。局部的な変形は、台形状であることが好ましい。

このような方法を用いて、ハウジングは固定コアに締め付けられている。

キャップ14のベースは、固定コア10の切欠きと噛み合うようになっているホゾ27を有している。図5では、切欠きは、空洞13と一致しており、ハウジング15をカシメる際に、変形する金属部材を受け入れるようになっている。

コンタクタCTの最終組み立ての後、ハウジング15の端部は、キャップ14の回転を防止するための突起部材12aを形成するように、キャップ14の範囲で、局部的な変形を受ける。この突起部材12aは、図2に示すように、キャップに設けられた空洞内に受け入れられているのが好ましい。

キャップは、突起部材12aを受け入れる空洞部分で傾斜している。そのため、この突起部材によって、キャップに軸方向の力が加えられ、キャップは、そのベース部分を介して、固定コア10のラジアル部分100に対して、締め付け力を及ぼすことになる。したがって、部材17、16、100、及び14は、ベース部115と突起部材12aの間で締め付けられることになる。

ハウジング15の金属部材を、キャップを固定した後に、空洞13の中に押し込むことが望ましい。勿論、キャップが固定される前に、この工程を実行することも可能である。この場合、突起部材の範囲にある部材のカシメは、プレス機械を用いて行われる。

このように、空洞に押し込まれる局部的な変形、及びホゾ27によって、さまざまな部材の円周上の位置が相互に定められることになる。

強化リブ21を設けてあるため、ハウジング15の肉厚を薄くできることも、本発明の利点である。

なお、本発明は、添附された図面に示されている実施例に限定されるものではない。

従来技術によるコンタクタを示し、ケースが固定コアに締め付けられている箇所の抜粋図である。 従来技術によるコンタクタを示し、ケースが絶縁キャップに締め付けられている程度を示している部分図である。 本発明によるコンタクタのケースを示す断面図である。 図3に示したケースの全体図である。 図3のケースを備えるコンタクタの半分を示す断面図である。 従来技術におけるスタータの、軸に沿った断面図である。

符号の説明

1 ピニオン
2 コンタクタ
2a 円筒形コイル
2b 可動コア
2c 案内筒
3 可動接点
4 メカニカルカプリング
5 噛み合いスプリング
10 主固定コア
11 ケース
12 突起部
12a 突起部
13 空洞
13a 空洞
14 キャップ
15 ハウジング
16 インナスリーブ
17 エンドリング
18 可動コア
19 半径方向の隙間
20 接続端子
21 リブ又は溝
22 コイル
23 サポートチューブ
24 第1リターンスプリング
25 可動接点
26 固定接点
27 ホゾ
99 円環フランジ
100 ラジアル部
103 インターナルリング
101 プッシャー
102 接触圧スプリング
115 ベース部
116 突出部材
117 ロッド
118 ピン
120 カップ
121 第2リターンスプリング
210 傾斜側壁
220 サポート
C リングギア
CT コンタクタ
D1 内径
D2 内径
D3 外形
M 電動機
T トルク

Claims (9)

1. 電動機を有するスタータ用電磁コンタクタであって、
   バッテリ、及び電動機に接続されるようになっている接続端子と、
   可動コアと、
   主固定コアと、
   可動コアと固定コアとの間に画定される軸方向のエアギャップと、
   励磁された場合には、可動コアと主固定コアとの間で画定されている軸方向エアギャップに、磁力線をつくり出すようになっている円筒形コイルと、
   磁気ヨークとして配置され、かつ固定コアに取り付けられているケースを備える磁気回路と、
   電力回路の接点を覆い、かつ、バッテリ及び電動機に接続される接続端子を内蔵する、絶縁キャップと
   を備え、
   上記ケースは、円筒形をした金属製のハウジングと、コイルを囲んでいる磁性材のインナスリーブと、可動コアを横断して、主固定コアと反対側に配置され、固定コアの補助的な働きをしているエンドリングとから成っているものにおいて、
   ケースの金属製ハウジングは、主固定コアの円筒状表面と切れ目無く接触している環状リブを有し、このリブは、インナスリーブより大きく、かつ、ハウジングより小さい内径を有し、それによって、ケース内の部材の位置決めをするようになっており、
   前記主固定コアの外周は、前記環状リブの最も内側の内径の部分の内周と緊密に接触していることを特徴とする電磁コンタクタ。
2. 組み立てが終わった後、突起部材を前記ハウジングの端部に立設することにより、キャップの回転を阻止することを特徴とする、請求項１に記載の電磁コンタクタ。
3. 前記環状リブは、前記インナスリーブの自由端に接触して、前記インナスリーブの軸方向意の運動を制約することを特徴とする請求項１に記載の電磁コンタクタ。
4. 前記主固定コアは側壁を備え、前記環状リブの該内周は、前記側壁の中心を定める芯出し部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の電磁コンタクタ。
5. 前記円筒形をした金属製のハウジングは、可動コアが挿通するための中央孔を有する板部を備え、
   前記環状リブは、中央より両側に延びて前記環状リブを前記芯出し部から画する２つの傾斜側部を有し、
   前記２つの傾斜側部の一方が前記インナスリーブの自由端に接触することにより、前記前記インナスリーブを前記エンドリングに押圧し、ひいては前記エンドリングが前記円筒形をした金属製のハウジングの板部に押圧されることを特徴とする請求項４に記載の電磁コンタクタ。
6. 前記芯出し部は、円筒状の部分であることを特徴とする請求項５に記載の電磁コンタクタ。
7. 前記環状リブの軸方向の厚みが、前記主固定コアの前記側板の厚み以下であることを特徴とする請求項４に記載の電磁コンタクタ。
8. 前記金属製ハウジングは、主固定コアが挿通するための中央孔を有する板部を備え、
   前記板部は、前記板部の内周の中央に、前記エンドリングとは反対向きに伸張する軸方向の突起部を備えることを特徴とする請求項３に記載の電磁コンタクタ。
9. 前記可動コアと前記金属製ハウジングとの間には、切離しスプリングが作用し、
   前記軸方向の突起部は、前記切離しスプリングの上記作用ではない他端を支持するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の電磁コンタクタ。

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