JP4998790B2 - マグネットスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、磁力によって接点の開閉を行うマグネットスイッチに関する。

従来、磁力によって接点の開閉を行うマグネットスイッチとして、例えば特許文献１に開示されているスタータ用電磁スイッチがある。このスタータ用電磁スイッチは、励磁コイルと、グランドプレートと、ステータコアと、ヨークと、磁性プレートと、プランジャとを備えている。

励磁コイルは、電流が流れることで磁力を発生する部材である。励磁コイルは、プランジャを吸引するための磁力を発生する吸引コイルと、プランジャを保持するための磁力を発生する保持コイルとから構成されている。

グランドプレート、ステータコア、ヨーク及び磁性プレートは、磁路を構成する部材である。グランドプレートは、励磁コイルの軸方向一端部側に配置されている。ステータコアは、軸方向一端部側をグランドプレートに当接させた状態で、励磁コイルの内側に配置されている。グランドプレートの反励磁コイル側の表面には、保持コイルの一端のリード線が溶接によって直接接続されている。これにより、グランドプレート等を介して保持コイルの一端が車体に接地されることとなる。

プランジャは、磁路の一部を構成するとともに、励磁コイルの発生する磁力によって軸方向に移動する部材である。プランジャは、励磁コイルの内側に軸方向に往復動可能に配設されている。そして、励磁コイルの発生する磁力によってステータコアに吸引される。これにより、可動接点が固定接点に接触することとなる。
特開２００２−３１３２０５号公報

ところで、プランジャは、ステータコアに吸引されたとき、ステータコアの端面に衝突する。その際の衝撃は、グランドプレートにも伝達される。前述したように、グランドプレートの反励磁コイル側の表面には、保持コイルの一端のリード線が、溶接によって直接接続されている。具体的には、グランドプレートの表面に軸方向から接触するようにして溶接されている。従って、衝撃による断線を防止するため、リード線の絶縁皮膜を剥離する際に、断線の起点になるような傷付きを防止したり、溶接電極の角部にＲを付け、Ｒ形状の管理を実施したり、リード線の溶接部の直前にたるみを設けて、溶接部に引っ張り力を加えないようにしたりする等の製造上の管理項目が多くなり、コストアップに繋がっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、製造工程上、特別な配慮がなくても、プランジャの衝突に伴う衝撃による励磁コイルの断線を抑え、耐振性を向上させることができるマグネットスイッチを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、ターミナルを介して励磁コイルをコアに電気的に接続することで、製造工程上、特別な配慮がなくても、プランジャの衝突に伴う衝撃による励磁コイルの断線を抑えられ、耐振性を向上できることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載のマグネットスイッチは、電流が流れることで磁力を発生する励磁コイルと、励磁コイルの軸方向一端部側に配設され、磁路の一部を構成するとともに、励磁コイルの一端が電気的に接続され、配線の一部を構成するコアと、軸方向一端面をコアに対向させた状態で励磁コイルの内側に軸方向に往復動可能に配設され、磁路の一部を構成し、励磁コイルの発生する磁力によって軸方向に移動するプランジャと、を備えたマグネットスイッチにおいて、励磁コイルの一端をコアに電気的に接続するターミナルを有することを特徴とする。

この構成によれば、ターミナルを介して、励磁コイルの一端をコアに電気的に接続することができる。そのため、励磁コイルの接続部分をコアから離すことができる。従って、従来のように、励磁コイルの一端をコアに直接溶接する場合に比べ、励磁コイルの接続部分に加わる衝撃を低減することができる。従って、衝撃による断線を防止するため、リード線の絶縁皮膜を剥離する際に、断線の起点になるような傷付きを防止したり、溶接電極の角部にＲを付け、Ｒ形状の管理を実施したり、リード線の溶接部の直前にたるみを設けて、溶接部に引っ張り力を加えないようにしたりする等の製造上の特別な管理が必要なくなる。これにより、製造工程上、特別な配慮がなくても、プランジャの衝突に伴う衝撃による励磁コイルの断線を抑え、耐振性を向上させることができる。

請求項２に記載のマグネットスイッチは、請求項１に記載のマグネットスイッチにおいて、励磁コイルは、線材を巻回して形成され、ターミナルは、コアに電気的に接続されるコア接続部を有し、コア接続部の幅が、励磁コイルの線材の幅より大きいことを特徴とする。この構成によれば、ターミナルのコア接続部の幅を励磁コイルの線材の幅より大きくすることができる。そのため、従来のように、励磁コイルの一端をコアに直接溶接する場合に比べ、コアへの接続部分の強度を向上させることができる。

請求項３に記載のマグネットスイッチは、請求項１又は２に記載のマグネットスイッチにおいて、ターミナルは、励磁コイルの一端が電気的に接続される励磁コイル接続部を
有し、励磁コイル接続部の接続面が、軸方向に直交しないことを特徴とする。この構成によれば、プランジャの衝突に伴う衝撃は、軸方向に加わる。しかし、励磁コイルの一端が電気的に接続される励磁コイル接続部の接続面は、軸方向に直交しない。そのため、励磁コイルの一端を剥離させる方向に加わる衝撃を低減させることができる。従って、励磁コイルの断線を確実に抑えることができる。

請求項４に記載のマグネットスイッチは、請求項３に記載のマグネットスイッチにおいて、励磁コイル接続部の接続面は、軸方向に平行であることを特徴とする。この構成によれば、励磁コイルの一端を剥離させる方向に加わる衝撃をほとんど無くすことができる。従って、励磁コイルの断線をより確実に抑えることができる。

請求項５に記載のマグネットスイッチは、請求項１〜４のいずれかに記載のマグネットスイッチにおいて、励磁コイルが巻回されるボビンを有し、ターミナルは、ボビンに固定される固定部を有することを特徴とする。この構成によれば、固定部とコア接続部との２個所でターミナルを固定することができる。そのため、ターミナル自体の振動を抑えることができる。従って、励磁コイルの接続部分に加わる衝撃をより低減することができる。

請求項６に記載のマグネットスイッチは、請求項５に記載のマグネットスイッチにおいて、ターミナルは、長尺状の部材からなり、固定部が一端部に、コア接続部が他端部にそれぞれ形成されていることを特徴とする。この構成によれば、長手方向両端部でターミナルを固定することができる。そのため、ターミナル自体の振動を確実に抑えることができる。

請求項７に記載のマグネットスイッチは、請求項３又は４に記載のマグネットスイッチにおいて、接続面に直交する方向の励磁コイル接続部の寸法は、接続面に直交する方向の励磁コイルの一端の寸法より大きく、かつ、励磁コイル接続部の材質又は励磁コイル接続部の表面処理の材質は、励磁コイルの材質に比べイオン化傾向が大きいことを特徴とする。

ところで、腐食に伴う断線は、励磁コイルの接続部分で発生することが多い。しかし、この構成によれば、励磁コイルに比べ励磁コイル接続部を腐食しやすくすることができる。そのため、腐食に伴う励磁コイルの断線を抑えることができる。この場合、励磁コイルに比べ、励磁コイル接続部の腐食が進むこととなる。しかし、接続面に直交する方向の励磁コイル接続部の寸法は、同じく励磁コイルの一端の寸法より大きく設定されている。そのため、励磁コイルに比べ励磁コイル接続部が腐食しやすいとしても、腐食に伴って励磁コイル接続部が断線に至るまでの期間を延すことができる。従って、腐食に伴う断線を抑え、長寿命化を図ることができる。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係るマグネットスイッチを、スタータ用モータへ給電するとともに、ピニオン駆動用のレバーを駆動するスタータ用マグネットスイッチに適用した例を示す。

まず、図１〜図６を参照してスタータ用マグネットスイッチの構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるスタータ用マグネットスイッチの断面図である。図２は、ターミナル周辺の拡大断面図である。図３は、ターミナル周辺の上面図である。図４は、ターミナルの斜視図である。図５は、ターミナル周辺の上方から見た斜視図である。図６は、保持コイル接続部の断面図である。なお、図中における前後方向及び上下方向は、方向を区別するために便宜的に導入したものである。

図１〜図３に示すように、スタータ用マグネットスイッチ１（マグネットスイッチ）は、ボビン２と、励磁コイル３と、グランドプレート４（コア）と、プランジャ５と、スイッチフレーム６と、ターミナル７と、リターンスプリング８と、可動接点９と、接点圧スプリング１０と、固定接点１１とから構成されている。

ボビン２は、励磁コイル３を保持するとともに、他の部材と絶縁する樹脂からなる略円筒状の部材である。ボビン２は、円筒部２０と、円筒部２０の両端部に形成される鍔部２１、２２とから構成されている。また、鍔部２２には、ターミナル７の一端部を固定する軸方向に突出したターミナル固定部２３が形成されている。

励磁コイル３は、電流が流れることでプランジャ５を吸引するための磁力を発生する、導電性を有する断面円形状の線材を巻回して構成される部材である。励磁コイル３は、吸引コイル３０と、保持コイル３１とから構成されている。吸引コイル３０は、プランジャ５を吸引するための磁力を発生する部材である。保持コイル３１は、プランジャ５を吸引するとともに、吸引されたプランジャ５を保持するための磁力を発生する部材である。吸引コイル３０及び保持コイル３１は、ボビン２の円筒部２０の外周に二層に分けて巻回されている。

グランドプレート４は、磁路の一部を構成する磁性材からなる円板状の部材である。また、保持コイル３１の一端がターミナル７を介して電気的に接続され、配線の一部を構成する部材でもある。グランドプレート４は、円板状の底部４０と、底部の中央部に形成される円柱部４１とから構成されている。グランドプレート４の中央部には、後述するシャフト５１が挿通する貫通孔４２が軸方向に形成されている。また、縁部には、ターミナル固定部２３が挿通する貫通孔４３が軸方向に形成されている。グランドプレート４は、貫通孔４３にターミナル固定部２３を挿通させるとともに、ボビン２の円筒部２０の内側に円柱部４１を挿入した状態で、励磁コイル３の軸方向一端部側、鍔部２２の後方に隣接して配設されている。

プランジャ５は、磁路の一部を構成し、励磁コイル３の発生した磁力によって軸方向に移動する磁性材からなる円柱状の部材である。プランジャ５は、軸方向一端面、後方端面をグランドプレート４の円柱部４１に対向させた状態で、ボビン２２の内側に軸方向に往復動可能に配設されている。プランジャ５の前方端部には、ピニオン移動用のレバー（図略）を駆動するためのロッド５０が配設されている。プランジャ５の後方端面には、可動接点９を配設するためのシャフト５１が固定されている。シャフト５１は、後方端部をグランドプレート４の貫通孔４２から後方に突出させた状態で、プランジャ５の後方端面に固定されている。

スイッチフレーム６は、磁路の一部を構成する磁性体からなる有底円筒状の部材である。スイッチフレーム６は、円板状の底部６０と、底部の外周端部から軸方向に形成される円筒部６１とから構成されている。底部６０の中央部には、貫通孔６２が軸方向に形成されている。スイッチフレーム６は、貫通孔６２にプランジャ５を挿通させ、貫通孔６２の内周面をプランジャ５の外周面に対向させるとともに、円筒部６１の後方端部をグランドプレート４の底部４０に当接させた状態で、励磁コイル３を取り囲むように配設されている。

ターミナル７は、保持コイル３１の一端をグランドプレート４に電気的に接続する、導電性を有する長尺板状の部材をＵ字状に屈曲成形して構成される部材である。図４に示すように、ターミナル７の一端部には、ターミナル固定部２３に固定される固定部７０が形成されている。固定部７０の側面には、固定した際の抜けを防止する鋸歯状の抜け防止部７１が形成されている。また、一端部側の側面には、保持コイル３１の一端を電気的に接続する保持コイル接続部７２（励磁コイル接続部）が形成されている。保持コイル接続部７２は、板幅方向に延出した延出部をＵ字状に屈曲成形して構成されている。さらに、他端部には、グランドプレート４に電気的に接続されるグランドプレート接続部７３（コア接続部）が形成されている。

ここで、グランドプレート接続部７３の幅は、励磁コイル３を構成する線材の線径より大きく設定されている。また、保持コイル接続部７２の板厚、つまりターミナル７の板厚は、励磁コイル３を構成する線材の線径より大きく設定されている。さらに、保持コイル接続部７２の材質、つまりターミナル７の材質は、励磁コイル３を構成する線材の材質よりイオン化傾向が大きくなるように設定されている。

図５に示すように、固定部７０は、グランドプレート４の後方端面から軸方向に突出するターミナル固定部２３に圧入されている。グランドプレート接続部７３は、グランドプレート４の後方端面に電気的に接続されている。具体的には溶接されている。このとき、保持コイル接続部７２の接続面が、軸方向と平行に配置されることとなる。保持コイル３１の一端は、保持コイル接続部７２に挟持された状態で電気的に接続されている。具体的には、圧縮された状態で溶接されている。これにより、保持コイル３１の一端がターミナル７を介してグランドプレート４に電気的に接続されることとなる。

図１に示すように、リターンスプリング８は、プランジャ５を反グランドプレート４側、前方に押圧する部材である。リターンスプリング８は、前方端部をプランジャ５に、後方端部をグランドプレート４にそれぞれ当接させた状態で、プランジャ５とグランドプレート４との間に配設されている。

可動接点９は、プランジャ５と一体的に往復動することで、２つの固定接点１１間を接続又は切断する金属からなる板状の部材である。可動接点９は、インシュレータ９０を介してシャフト５１の後方端部に配設されている。

接点圧スプリング１０は、可動接点９が固定接点１１に接触したとき、可動接点９を固定接点１１側、後方に押圧する部材である。接点圧スプリング１０は、前方端部をプランジャ５に、後方端部をインシュレータ９０にそれぞれ当接させた状態で、プランジャ５と可動接点９との間に配設されている。

２つの固定接点１１は、可動接点９によって接続されることで、バッテリ（図略）の直流電圧をスタータ用モータ（図略）に供給する金属からなる板状の部材である。固定接点１１は、外部端子１１０、１１１の軸方向端部に一体的に形成されている。外部端子１１０、１１１は、可動接点９を取り囲む樹脂からなる接点カバー１１２に、固定接点１１を可動接点９と軸方向に対向させた状態で固定されている。

次に、図１を参照してスタータ用マグネットスイッチ１の動作について説明する。吸引コイル３０の一端は、固定接点１１を介してスタータ用モータに接続されている。また、保持コイル３１の一端は、ターミナル７、グランドプレート４及びスイッチフレーム６を介して車体に接地されている。

イグニッションスイッチ（図略）がオンされると、吸引コイル３０及び保持コイル３１に通電される。励磁コイル３は磁力を発生する。プランジャ５は、発生した磁力によって、リターンスプリング８を押し縮めながらグランドプレート４に吸引される。プランジャ５が吸引されることで、ロッド５０は、ピニオン移動用のレバーを駆動し、ピニオンをエンジンのリングギヤに噛合させる。また、可動接点９は固定接点１１に当接する。これにより、吸引コイル３０が短絡され、吸引コイル３０の通電が遮断される。プランジャ５は、保持コイル３１の発生する磁力によって保持される。可動接点９及び固定接点１１を介してスタータ用モータに電力が供給され、エンジンが始動する。

エンジンが始動し、イグニッションスイッチがオフされると、保持コイル３１への通電が遮断される。励磁コイル３の発生していた磁力は消滅する。プランジャ５は、磁力が消滅したことで、リターンスプリング８によって前方に押し戻される。プランジャ５が押し戻されることで、ロッド５０も押し戻され、ピニオンがエンジン側のリングギヤから離れる。また、可動接点９も固定接点１１から離れる。可動接点９が固定接点１１から離れることで、電力の供給が遮断され、スタータ用モータは停止する。

最後に、効果について説明する。本実施形態によれば、プランジャ５は、グランドプレート４に吸引されたとき、グランドプレート４の円柱部４１の前方端面に衝突する。その際の衝撃は、グランドプレート４に伝達される。しかし、保持コイル３１の一端は、ターミナル７を介してグランドプレート４に電気的に接続されている。そのため、保持コイル３１の接続部分をグランドプレート４から離すことができる。従って、従来のように、保持コイル３１の一端をグランドプレート４に直接溶接する場合に比べ、保持コイル３１の接続部分に加わる衝撃を低減することができる。従って、衝撃による断線を防止するため、保持コイルの一端の絶縁皮膜を剥離する際に、断線の起点になるような傷付きを防止したり、溶接電極の角部にＲを付け、Ｒ形状の管理を実施したり、保持コイルの一端の溶接部の直前にたるみを設けて、溶接部に引っ張り力を加えないようにしたりする等の製造上の特別な管理が必要なくなる。これにより、製造工程上、特別な配慮がなくても、プランジャ５のグランドプレートへの衝突に伴う衝撃による保持コイル３１の断線を抑え、耐振性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、グランドプレート接続部７３の幅が、励磁コイル３を構成する線材の線径より大きく設定されている。そのため、従来のように、保持コイル３１の一端をグランドプレート４に直接溶接する場合に比べ、グランドプレート４への接続部分の強度を向上させることができる。

ところで、プランジャ５のグランドプレート４への衝突に伴う衝撃は、軸方向に加わる。しかし、本実施形態によれば、保持コイル３１の一端が電気的に接続される保持コイル接続部７２の接続面は、軸方向に直交しない。具体的には、軸方向に平行である。そのため、保持コイル３１の一端を剥離させる方向、つまり軸方向と直交する方向に加わる衝撃をほとんど無くすことができる。従って、保持コイル３１の断線を確実に抑えることができる。

さらに、本実施形態によれば、固定部７０とグランドプレート接続部７３との２個所で
ターミナル７を固定することができる。しかも、固定部７０及びグランドプレート接続部７３は、Ｕ字状に屈曲成形された長尺状のターミナル７の両端部に形成されている。そのため、ターミナル７自体の振動を抑えることができる。従って、励磁コイル３の接続部分に加わる衝撃を低減することができる。

ところで、保持コイル３１の一端は、保持コイル接続部７２に挟持され、圧縮された状態で溶接されている。そのため、図６に示すように、圧縮方向に押し潰されて略矩形状となっている。ここで、保持コイル接続部７２の板厚ｔ０は、保持コイル３１を構成する線材の線径より大きく設定されている。そのため、溶接によって押し潰された保持コイル３１の一端の圧縮方向の寸法ｔ１よりも大きい。また、保持コイル接続部７２の材質は、保持コイル３１を構成する線材の材質よりイオン化傾向が大きくなるように設定されている。腐食に伴う断線は、保持コイル３１の接続部分で発生することが多い。しかし、本実施形態によれば、上記のように材質を設定することで、保持コイル３１に比べ保持コイル接続部７２を腐食しやすくすることができる。そのため、腐食に伴う保持コイル３１の断線を抑えることができる。この場合、保持コイル３１に比べ、保持コイル接続部７２の腐食が進むこととなる。しかし、保持コイル接続部７２の板厚ｔ０は、溶接によって押し潰された保持コイル３１の一端の圧縮方向の寸法ｔ１よりも大きい。つまり、接続面に直交する方向の保持コイル接続部７２の寸法が、同じく保持コイル３１の一端の寸法より大きい。そのため、保持コイル３１に比べ保持コイル接続部７２が腐食しやすいとしても、腐食に伴って保持コイル接続部７２が断線に至るまでの期間を延すことができる。従って、腐食に伴う断線を抑え、長寿命化を図ることができる。

なお、本実施形態では、保持コイル接続部７２の材質が、保持コイル３１を構成する線材の材質よりイオン化傾向が大きくなるように設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、保持コイル接続部７２の表面処理の材質が、保持コイル３１を構成する線材の材質よりイオン化傾向が大きくなるように設定されていてもよい。この場合も同様の効果を得ることができる。

本実施形態におけるスタータ用マグネットスイッチの断面図である。 ターミナル周辺の拡大断面図である。 ターミナル周辺の上面図である。 ターミナルの斜視図である。 ターミナル周辺の上方から見た斜視図である。 保持コイル接続部の断面図である。

符号の説明

１・・・スタータ用マグネットスイッチ（マグネットスイッチ）、２・・・ボビン、２０・・・円筒部、２１、２２・・・鍔部、２３・・・ターミナル固定部、３・・・励磁コイル、３０・・・吸引コイル、３１・・・保持コイル、４・・・グランドプレート（コア）、４０・・・底部、４１・・・円柱部、４２、４３・・・貫通孔、５・・・プランジャ、５０・・・ロッド、５１・・・シャフト、６・・・スイッチフレーム、６０・・・底部、６１・・・円筒部、６２・・・貫通孔、７・・・ターミナル、７０・・・固定部、７１・・・抜け防止部、７２・・・保持コイル接続部（励磁コイル接続部）、７３・・・グランドプレート接続部（コア接続部）、８・・・リターンスプリング、９・・・可動接点、９０・・・インシュレータ、１０・・・接点圧スプリング、１１・・・固定接点、１１０、１１１・・・外部端子、１１２・・・接点カバー

Claims (7)

1. 電流が流れることで磁力を発生する励磁コイルと、
   前記励磁コイルの軸方向一端部側に配設され、磁路の一部を構成するとともに、前記励磁コイルの一端が電気的に接続され、配線の一部を構成するコアと、
   軸方向一端面を前記コアに対向させた状態で前記励磁コイルの内側に軸方向に往復動可能に配設され、磁路の一部を構成し、前記励磁コイルの発生する磁力によって軸方向に移動するプランジャと、
   を備えたマグネットスイッチにおいて、
   前記励磁コイルの前記一端を前記コアに電気的に接続するターミナルを有することを特徴とするマグネットスイッチ。
2. 前記励磁コイルは、線材を巻回して形成され、
   前記ターミナルは、前記コアに電気的に接続されるコア接続部を有し、前記コア接続部の幅が、前記励磁コイルの線材の幅より大きい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。
3. 前記ターミナルは、前記励磁コイルの前記一端が電気的に接続される励磁コイル接続部を有し、前記励磁コイル接続部の接続面が、軸方向に直交しないことを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネットスイッチ。
4. 前記励磁コイル接続部の前記接続面は、軸方向に平行であることを特徴とする請求項３に記載のマグネットスイッチ。
5. 前記励磁コイルが巻回されるボビンを有し、
   前記ターミナルは、前記ボビンに固定される固定部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマグネットスイッチ。
6. 前記ターミナルは、長尺状の部材からなり、前記固定部が一端部に、前記コア接続部が他端部にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項５に記載のマグネットスイッチ。
7. 前記接続面に直交する方向の前記励磁コイル接続部の寸法は、前記接続面に直交する方向の前記励磁コイルの一端の寸法より大きく、かつ、前記励磁コイル接続部の材質又は前記励磁コイル接続部の表面処理の材質は、前記励磁コイルの材質に比べイオン化傾向が大きいことを特徴とする請求項３又は４に記載のマグネットスイッチ。