JP5039170B2

JP5039170B2 - スタータ用電磁石装置

Info

Publication number: JP5039170B2
Application number: JP2010106365A
Authority: JP
Inventors: 芳宏森本; 大輔水野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-05-06
Also published as: CN102235287B; FR2959889B1; CN102235287A; JP2011238362A; KR20110123195A; KR101269731B1; FR2959889A1

Description

この発明は、例えば自動車などに搭載されるエンジンを始動するスタータ用電磁石装置に関するものである。

従来、エンジン始動用スタータが特に多く用いられているのは自動車であるが、近年、自動車の燃費改善方法としてアイドルストップ機能を搭載する自動車が増加している。通常のエンジン始動と同様にスタータをアイドルストップ後の再始動に用いる構成が採用された場合、スタータの使用回数が増加するため、スタータの耐久性向上が必要になる。

一方、自動車のエンジンルームはエンジン本体とスタータ以外に、そのエンジンを運転するために必要不可欠な装置や、エンジンから得られる動力をタイヤに伝達するために必要な変速機等、非常に多くの構成部品が配置されるため、スタータが設置される周囲は他の構成部品で密集している。近年、エンジンの性能向上のために構成部品数は増加、構成部品が大型化しているため、スタータの小型化の重要度が増している。さらに商品性を向上させるため静音性につても重要度が増している。

従来のスタータとして、例えば、特願２００９−２４６５０６号（特許文献１参照）に示された構造などが知られている。その構造はピニオンをリングギヤに噛合せる電磁力手段と、この電磁力手段と同軸上直列に設けられる電磁継電器を備えている。

特願２００９−２４６５０６号公報

上述した従来の特許文献1に記載されたスタータにおいては、電磁力手段である電磁石装置と電磁継電器を個々に作動可能にすることで噛合不良を防止する技術を備えているため、アイドルストップ機能を備える自動車への搭載に対して有効である。

さらに、電磁力手段である電磁石装置と電磁継電器が同軸上直列に設けられているため、スタータ全体としての小型化に対しても有効である。

しかし、特許文献１に記載されたスタータは、電磁力手段である電磁石装置と電磁継電器を同時に動かした際に、モータやエンジンまたその動力伝達部から発生する音に紛れていた電磁石装置の可動鉄心と固定鉄心の衝突音が、電磁石装置のみを動かした場合に異質な音として認識されるという課題が生じる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、可動鉄心と固定鉄心の間に緩衝部材を配置することにより、可動鉄心と固定鉄心の衝突音の低減を図ることができるスタータ用電磁石装置を提供することを目的としている。

この発明に係わるスタータ用電磁石装置は、外周部を形成する継鉄と、前記継鉄の内周側に配置される励磁コイルと、前記励磁コイルの内周側に配置される可動鉄心と、前記継鉄に嵌合され前記可動鉄心と対向するように配置される固定鉄心とを備えるスタータ用電磁石装置であって、前記可動鉄心と前記固定鉄心の対向面のどちらか一方側に凸形状部が形成され、他方側に前記凸形状部と略相似形状であり中心に貫通穴を有する凹形状部が形成され、前記凹形状部に装着される緩衝部材を備え、前記緩衝部材は、前記凹形状部に位置することにより径方向及び軸方向ともに移動規制される緩衝部と前記貫通穴に貫挿され前記緩衝部と反対側に設けられた抜け止め部とから構成されたものである。

この発明に係わるスタータ用電磁石装置は、可動鉄心と固定鉄心の間に可動鉄心と固定鉄心の吸引力よりも反発力が大きい緩衝部材を配置したことにより、可動鉄心と固定鉄心の衝突音の低減を図ることができるスタータ用電磁石装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置における緩衝部材を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置における緩衝部材を図２の左方向から見た正面図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置の可動鉄心と固定鉄心の対向面間の距離と吸引力及び緩衝部材の反発力を示した特性図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１ないし図４に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置を示す断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置における緩衝部材を示す断面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置における緩衝部材を図２の左方向から見た正面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁石装置の可動鉄心と固定鉄心の対向面間の距離と吸引力及び緩衝部材の反発力を示した特性図である。

これら各図において、１は外周部を形成する継鉄であり、磁性材料からなり、磁気回路を構成する。２は継鉄１の内周側に配置され、絶縁材からなる巻枠３に巻装された導電材からなる励磁コイルである。４は励磁コイル２の内周側に配置される磁性材料からなる可動鉄心である。５は継鉄１に嵌合され可動鉄心４と対向するように配置される磁性材料からなる固定鉄心である。可動鉄心４は係合部材６と付勢バネ７とを備えている。付勢バネ７は係合部材６の固定鉄心５方向の移動量よりも可動鉄心４の固定鉄心５方向の移動量が大きい場合に図示しない軸方向シフトレバーを固定鉄心５方向に付勢する。８は固定鉄心５と可動鉄心４との間に設置された復帰バネであり、可動鉄心４を図示しない軸方向シフトレバー側に付勢する。

また、図は一例として、継鉄１の内周側にはその継鉄１を兼用した電磁継電器が同軸上直列に設けられた場合を示しており、磁性材料からなり磁気回路を構成するプランジャ９と、絶縁材からなるボビン１１に巻装された導電材からなるコイル１０と、磁性材料からなり磁気回路を構成する第１のコア１２、磁性材料からなり磁気回路を構成する第２のコア１３、プランジャ９と連結されたロッド１４と、ロッド１４とプランジャ９を右方向に付勢する復帰バネ１５と、バッテリ端子１７とモータ端子１８が装着された端子台１６と、ロッド１４と連結された可動接点１９と、可動接点１９を付勢する接点バネ２０を備えている。

ところで、可動鉄心４と固定鉄心５の対向面のどちらか一方側に凸形状部２１が形成され、他方側に凸形状部２１と略相似形状であり中心に貫通穴２３を有する凹形状部２２が形成されている。図は一例として、可動鉄心４の固定鉄心５との対向面側に凸形状部２１が形成され、固定鉄心５の可動鉄心４との対向面側に凹形状部２２が形成されている場合を示している。

また、凸形状部２１と凹形状部２２とは略相似形の円錐台形状であり、可動鉄心４が固定鉄心５方向へ移動したときに、凸形状部２１と凹形状部２２が接触しないように、凸形状部２１が凹形状部２２よりも少し小さい形状で構成されている。

２４は凹形状部２２に装着される緩衝部材であり、この緩衝部材２４は、凹形状部２２に位置する緩衝部２４ａと、軸部２４ｂと、貫通穴２３に貫挿され緩衝部２４ａと反対側に設けられ貫通穴２３より外周方向に突出する抜け止め部２４ｃと、中空部２４ｄを有している。

緩衝部材２４の緩衝部２４ａは固定鉄心５に設けた貫通穴２３の内径よりも大きく凹形状部２２の内径よりも小さい外径を有し、凹形状部２２の深さとほぼ同じ厚みを持った形状に形成されている。緩衝部材２４の軸部２４ｂは緩衝部２４ａと抜け止め部２４ｃを結合する。緩衝部材２４の抜け止め部２４ｃは軸部２４ｂから貫通穴２３より外周方向に突出した複数の突起部で構成される。

緩衝部材２４の抜け止め部２４ｃの先端側２４ｃ１の外径は貫通穴２３の内径よりも小さく、抜け止め部２４ｃの後端側２４ｃ２の外径は貫通穴２３の内径よりも大きい形状に形成されている。緩衝部材２４の抜け止め部２４ｃは図３に示すように３箇所の突起部で構成しているが何個であってもよいし、突起ではなく傘状に周方向全体が同じ外径であってもよい。また、中空部２４ｄは緩衝部２４ａ側が開口し抜け止め部２４ｃ側が閉口している場合を示しているが、逆であってもよいし貫通穴であってもよい。

緩衝部材２４は固定鉄心５を継鉄１に固定する前、または、可動鉄心４を励磁コイル２の内周側に挿入する前に固定鉄心５に設けられた凹形状部２２に取り付けられる。緩衝部材２４の取り付けは、抜け止め部２４ｃを凹形状部２２の方向から貫通穴２３に挿入し、抜け止め部２４ｃが貫通穴２３を貫通するまで押し込むことにより取り付けられる。

次に、図１と図４に基づいて、可動鉄心４と固定鉄心５の対向面間の距離と吸引力及び緩衝部材２４の反発力について説明する。図１において、Ａは吸引力と反発力の大きさを示し、Ｂは可動鉄心４の移動距離を示す。可動鉄心４と緩衝部材２４間の距離がＸであり、可動鉄心４と固定鉄心５間の距離がＹである。励磁コイル２に電圧を印加すると、励磁コイル２に電流が流れ可動鉄心４が固定鉄心５方向に移動するが、図１における可動鉄心４の位置は励磁コイル２に電圧を印加していない静止状態である。

図４のＸとＹは図１と同じ値であり、Ｘは可動鉄心４と緩衝部材２４間の距離であり、Ｙは可動鉄心４と固定鉄心５の距離である。吸引力Ｐは可動鉄心４と固定鉄心５間の吸引力である。反発力Ｑは可動鉄心４が緩衝部材２４を圧縮変形させながら移動した際の反発力と復帰バネ８の反発力を足し合わせたものである。

励磁コイル２に電圧を印加した直後は、可動鉄心４の移動量が０であり、図４の特性図の左端の状態にある。励磁コイル２に印加された電圧により発生する可動鉄心４と固定鉄心５間の吸引力Ｐにより、可動鉄心４は固定鉄心５方向に移動する。可動鉄心４の移動量がＸより小さい間は復帰バネ８の反発力のみ、Ｘより大きくなると緩衝部材２４の反発力が加わる。緩衝部材２４の緩衝部２４ａは凹形状部２２に収納され変形量を規制しているので、図４の特性図に示すように可動鉄心４の移動量に対して反発力Ｑは急激に上昇する。Ｚは可動鉄心４が静止するまでの移動距離であり、反発力Ｑと吸引力Ｐが釣り合う位置である。

このように構成されたスタータ用電磁石装置においては、可動鉄心４と固定鉄心５の対向面に緩衝部材２４を備える構成としたことにより、可動鉄心４と固定鉄心５との衝突音を低減することができる。

さらに、緩衝部材２４を固定鉄心５の凹形状部２２と貫通穴２３に配置されるように構成し、緩衝部材２４に抜け止め部２４ｃを設けたことにより、緩衝部材２４が径方向・軸方向ともに移動規制され確実に固定することができるとともに、緩衝部材２４の径方向外周への変形量が規制され反発力が大きくなるので、吸引力Ｐの大きさがバラついても可動鉄心４の移動量のバラツキを抑えることができる。

さらに、凸形状部２１、凹形状部２２ともに相似形の略円錐台形状としたので、凸形状部２１が凹形状部２２ａから離れる方向に移動すると、凸形状部２１と凹形状部２２の径方向隙間が増加するため、緩衝部材２４の径方向摩擦力が小さくなるので、可動鉄心４が静止位置に戻る際の移動抵抗を小さくすることができる。

さらに、可動鉄心４と固定鉄心５間の吸引力Ｐよりも緩衝部材２４の反発力Ｑを大きくしたので、可動鉄心４と固定鉄心５が直接接触することがなく、直接接触する場合よりも可動鉄心４と固定鉄心５の衝突音を低減することができる。

さらに、緩衝部材２４に中空部２４ｄを設け、抜け止め部２４ｃを複数の突起部としたことにより、緩衝部材２４の固定力を下げることなく抜け止め部２４ｃを貫通穴２３に挿入する際の挿入抵抗を下げることができる。

なお、上述した実施の形態１は電磁継電器が同軸上直列に構成されたスタータ用電磁石装置の場合について述べたが、電磁継電器が別体に構成されたスタータ用電磁石装置であってもよいし、電磁継電器がスタータと別体に構成されているスタータ用電磁石装置であってもよい。また、可動鉄心側に凸形状部を固定鉄心側に凹形状部を設けた場合について述べたが、可動鉄心側に凹形状部を固定鉄心側に凸形状部を設け、その凹形状部に緩衝部材を設けた構成としてもよく上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。

この発明は、可動鉄心と固定鉄心の衝突音の低減を図ることができるスタータ用電磁石装置の実現に好適である。

１継鉄
２励磁コイル
４可動鉄心
５固定鉄心
２１凸形状部
２２凹形状部
２３貫通穴
２４緩衝部材
２４ａ緩衝部
２４ｃ抜け止め部

Claims

外周部を形成する継鉄と、前記継鉄の内周側に配置される励磁コイルと、前記励磁コイルの内周側に配置される可動鉄心と、前記継鉄に嵌合され前記可動鉄心と対向するように配置される固定鉄心とを備えるスタータ用電磁石装置であって、前記可動鉄心と前記固定鉄心の対向面のどちらか一方側に凸形状部が形成され、他方側に前記凸形状部と略相似形状であり中心に貫通穴を有する凹形状部が形成され、前記凹形状部に装着される緩衝部材を備え、前記緩衝部材は、前記凹形状部に位置することにより径方向及び軸方向ともに移動規制される緩衝部と前記貫通穴に貫挿され前記緩衝部と反対側に設けられた抜け止め部とから構成されたことを特徴とするスタータ用電磁石装置。
前記凸形状部と凹形状部は略円錐台形状であることを特徴とする請求項１に記載のスタータ用電磁石装置。
前記緩衝部材の反発力は前記可動鉄心と前記固定鉄心の吸引力よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスタータ用電磁石装置。
前記緩衝部材の前記抜け止め部は前記貫通穴より外周方向に突出する複数の突出部から構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスタータ用電磁石装置。