JP5249395B2

JP5249395B2 - スタータ用電磁スイッチ装置

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Publication number: JP5249395B2
Application number: JP2011213808A
Authority: JP
Inventors: 芳宏森本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: JP2012009455A

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スイッチ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。

従来のスタータ用電磁スイッチ装置として、例えば、実公昭５６−４２４３７号公報（特許文献１参照）に示されたエンジン始動用のスタータ構造が知られている。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、この電磁力手段と別体に並列的に設けられる電磁開閉器を備えている。

実公昭５６−４２４３７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用電磁スイッチ装置においては、ピニオンギヤとリングギヤの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は有効であるが、電磁力手段と電磁開閉器がモータの径方向外周に突出しているため、スタータ全体としての小型化とは相反してい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、電磁継電器と電磁石を同軸上直列に配置することにより小型化を図ることができるスタータ用電磁スイッチ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スイッチ装置は、モータ回路を開閉する可動鉄心と固定鉄心を有する電磁継電器と、ピニオンギヤをリングギヤ方向に動かす可動鉄心と固定鉄心を有する電磁石とを備え、前記電磁継電器の可動鉄心の中心軸と前記電磁石の可動鉄心の中心軸が同軸上に直列に配置されると共に、前記各々の可動鉄心が前記各々の固定鉄心側に吸引されて移動する移動方向が同一方向に構成され、前記電磁継電器の磁気回路であり外枠を構成する継鉄と前記電磁石の磁気回路であり外枠を構成する継鉄が一体に構成され、前記電磁石の前記固定鉄心の外径より前記電磁継電器の前記固定鉄心の外径が大きくなるように構成されたものである。

また、この発明に係わるスタータ用電磁スイッチ装置は、前記電磁継電器の通電停止時に前記電磁継電器の可動鉄心と前記電磁石の固定鉄心の反可動鉄心側端面との間に位置し前記電磁継電器と前記電磁石の磁気回路を分離する非磁性体を設け、前記電磁石の固定鉄心の反可動鉄心側端面には前記非磁性体を収納する凹部が形成されているものである。

この発明に係わるスタータ用電磁スイッチ装置は、電磁継電器と電磁石を同軸上直列に配置するとともに、前記各々の可動鉄心の移動方向が同一方向に構成され、前記電磁継電器の磁気回路であり外枠を構成する継鉄と前記電磁石の磁気回路であり外枠を構成する継鉄が一体に構成されているので、小型化を図ることができる。
また、電磁継電器のスイッチ構成を従来スタータの電磁スイッチ部品と共用できる（例えば可動鉄心と、プランジャロッドに対して可動接点を絶縁保持するためのインシュレータ等の部品）。
さらに、電磁石の固定鉄心の外径より電磁継電器の固定鉄心の外径を大きくしたことにより、電磁石の固定鉄心を継鉄に圧入嵌合した後で、電磁石の上に電磁継電器を組み付けることができ、作業性の向上を図ることができる。

また、この発明に係わるスタータ用電磁スイッチ装置は、電磁継電器と電磁石の磁気回路を分離する非磁性体を凹部に収納することにより、非磁性体の位置決めが凹部によって可能となり、しかも、軸方向の長さの短縮を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を搭載したスタータを一部断面で示す構成図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を搭載したスタータの結線図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を端子台側から見た図である。

この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における図３の縦断面図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における図３の横断面図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を継鉄の底部側から見た図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す図５のＡ−Ａ線における断面図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁継電器の巻枠を端子台側から見た図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す図５のＢ−Ｂ線における電磁継電器の巻枠の断面図である。

この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す図５のＣ−Ｃ線における断面図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁石の巻枠を端子台側から見た図である。この発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁石の巻枠を継鉄の底部側から見た図である。

この発明の実施の形態２に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す断面図である。この発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を端子台側から見た図である。この発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図５のＡ−Ａ線に対応した断面図である。

この発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁継電器の巻枠を端子台側から見た図である。この発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図５のＢ−Ｂ線に対応した電磁継電器の巻枠の断面図である。この発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図５のＣ−Ｃ線に対応した電磁石の巻枠の断面図である。この発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁石の巻枠を端子台側から見た図である。

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１２に基づいて説明する。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スイッチ装置を搭載したスタータを一部断面で示す構成図である。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スイッチ装置を搭載したスタータの結線図である。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スイッチ装置を端子台側から見た図である。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スイッチ装置における図３の縦断面図である。図５はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における図３の横断面図である。図６はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を継鉄の底部側から見た図である。図７はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す図５のＡ−Ａ線における断面図である。図８はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁継電器の巻枠を端子台側から見た図である。図９はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す図５のＢ−Ｂ線における電磁継電器の巻枠の断面図である。図１０はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す図５のＣ−Ｃ線における断面図である。図１１はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁石の巻枠を端子台側から見た図である。図１２はこの発明の実施の形態１に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁石の巻枠を継鉄の底部側から見た図である。

これら各図において、スタータは回転力を発生するモータ１、このモータ１から回転力を取り出す出力軸２、この出力軸２上に軸方向摺動可能に配置され出力軸２からモータ１の回転力が伝達されるオーバランニングクラッチ３、このオーバランニングクラッチ３の構成部品でありオーバランニングクラッチ３に伝達されたモータ１の回転力をエンジンのリングギヤ４に伝達するピニオンギヤ５、モータ回路を構成する主接点６を備え、主接点６を開閉する電磁継電器７と、この電磁継電器７と同軸直列に軸方向シフトレバー８側に配置され軸方向シフトレバー８を介してピニオンギヤ５をリングギヤ４方向に移動させる電磁石９を備えたスタータ用電磁スイッチ装置１０を備えている。

次に、図３から図６にてスタータ用電磁スイッチ装置１０の構成について説明する。スタータ用電磁スイッチ装置１０は、大きく分けて、継鉄１２、電磁継電器７、電磁石９に分けられる。継鉄１２内に電磁石９、電磁継電器７の順に収納されスタータ用電磁スイッチ装置１０として構成され機能する。

まず、継鉄１２は電磁継電器７と電磁石９の磁気回路を構成するため磁性材料であり、電磁継電器７と電磁石９の外周を一体に形成するコップ上の部品で、カシメ部１２ｂ、嵌合部１２ｃ、胴部１２ｄ、底部１２ａ、雌ネジ１２ｅ、貫通穴１２ｆを備えている。カシメ部１２ｂは開口部端に設けられ、端子台１１を挿入後内周側に折り曲げられる薄肉円筒形状であり、嵌合部１２ｃは電磁継電器７の第１の固定鉄心１４が嵌合し、胴部１２ｄの内周に電磁石９と電磁継電器７が挿入される。底部１２ａはフロントブラケット１５に当接、雌ネジ１２ｅは図示しない締結ネジでフロントブラケット１５に締結するために設置され、貫通穴１２ｆは支持部材１６が貫通し、軸方向シフトレバー８と結合する電磁石９の可動鉄心１７が摺動可能に設置される。

次に、電磁継電器７について説明する。電磁継電器７は可動鉄心１８、励磁コイル１９、巻枠２０、支持部材２１、第１の固定鉄心１４、第２の固定鉄心２２、パッキン２３、ロッド２４、復帰バネ２５、端子台１１、非磁性部材１３を備える。

可動鉄心１８は磁性材料であり、磁気回路を構成し、復帰バネ２５の力で軸方向の第２の固定鉄心２２側に付勢され、支持部材２１の内周面に軸方向摺動可能に保持される。

励磁コイル１９は導電材であり、巻枠２０に巻回され、励磁コイル１９の端部は口出し線１９ａ，１９ｂとして巻枠２０の口出し部２０ａ，２０ｂから引き出される。図７は図５のＡ−Ａ線における断面図であり、巻枠２０から引き出された口出し線１９ａ，１９ｂの状態を示した図である。一端である巻き始め側口出し線１９ａは口出し部２０ａ、固定部材２６を通って端子台１１の外部に引き出され、励磁端子２７に導電可能に固定される。他端である巻き終わり側口出し線１９ｂは口出し部２０ｂを通って固定鉄心１４の端子台１１側に引き出され、固定鉄心１４の端子台１１側端面に導通可能に固定される。

巻枠２０は絶縁材であり、胴部、端子台１１側の壁、電磁石９側の壁で構成される。胴部は中空円筒形状であり、胴部と端子台１１側の壁、電磁石９側の壁で構成される空間に励磁コイル１９が巻回される。端子台１１側の壁は固定鉄心１４の当接面と、端子台１１側に突出した口出し部２０ａ，２０ｂを備え、この口出し部２０ａ，２０ｂに設けられた溝から励磁コイル１９の口出し線１９ａ，１９ｂが引き出される。口出し部は電磁継電器７の巻き始め側口出し線１９ａを引き出す口出し部２０ａと、電磁継電器７の巻き終わり側口出し線１９ｂとともに電磁石９の励磁コイル２８の巻き始め側口出し線２８ａを引き出す口出し部２０ｂがあり、１８０°対向した位置に設けられ、第１の固定鉄心１４の切欠き１４ａを貫通し、端子台１１の嵌合穴１１ａに嵌合することで回転方向の位置決めがされている。口出し部２０ｂは内部に壁２０ｃを設置し電磁石９の口出し線２８ａと電磁継電器７の口出し線１９ｂの間を絶縁している。また外周側にも壁があり、口出し線２８ａと継鉄１２の間を電気的に絶縁している。電磁石９側の壁には後述する電磁石９の巻枠２９の口出し部２９ａが貫通する切欠き２０ｄが設けられ、この電磁石９の口出し部２９ａと巻枠２０の切欠き２０ｄで電磁継電器７の巻枠２０と電磁石９の巻枠２９の回転方向の位置決めがされている。なお、２０ｅは挿通溝であり、口出し線１９ａが挿通する。２０ｆは嵌合部であり、支持部材２１の図示しない外周鍔部が嵌合される。２０ｇは巻枠２０の中空部である。２０ｈは挿通穴であり、口出し線２８ａが挿通する。

支持部材２１は非磁性材料であり、巻枠２０の胴部内周に設置され、内周面が可動鉄心１８の摺動面を形成し、第２の固定鉄心２２側の端部は第２の固定鉄心２２の内周に嵌合する。支持部材２１の第１の固定鉄心１４側の端部の内周面は第１の固定鉄心１４の外周に嵌合する。第１の固定鉄心１４側の端部は外側に折り曲げられて第１の固定鉄心１４と巻枠２０間に挟まれて固定される。端子台１１側の嵌合部を除く内周面は可動鉄心１８の摺動面を形成する。

第１の固定鉄心１４は磁性材料であり、磁気回路を構成し、外径の小さい部分が支持部材２１の内周に嵌合、外径の大きい部分が継鉄１２に嵌合、端子台１１側の端面はパッキン２３の接触面かつ励磁コイル１９巻き終わり側口出し線１９ｂを導電可能に固定する面、可動鉄心１８側の端面は可動鉄心１８の当接面、中心部にはロッド２４が軸方向に摺動可能な貫通穴を備えている。第１の固定鉄心１４には端子台１１に加わる外力（バッテリ端子３０、モータ端子３１にナット３２を締め付ける際の締付トルク）を巻枠２０の口出し部２０ａ，２０ｂを介して受け止める必要があるので継鉄１２の内径と第１の固定鉄心１４の外径はシマリバメの寸法設定である。例えば、継鉄１２の内径＜第１の固定鉄心１４の外径の寸法設定である。

第２の固定鉄心２２は磁性材料であり、磁気回路を構成し、内周面に支持部材２１が嵌合し、外周部が継鉄１２に嵌合する。第１の固定鉄心１４と違って外力を受ける必要がないので継鉄１２の内径と第２の固定鉄心２２の外径はスキマバメの寸法設定であるが、嵌合部２２ａが磁気回路を構成しているため隙間は極力小さく設定されている。例えば、継鉄１２の内径＞第２の固定鉄心２２の外径の寸法設定である。

パッキン２３は弾性を持った絶縁材料であり、第１の固定鉄心１４と端子台１１間の間に接触圧を持たせた状態で設置され、端子台１１の内壁と第１の固定鉄心１４間で構成される空間である接点室３７ｂを防水する。

ロッド２４には固定部材３３によって接点バネ３４、絶縁材３５ａ，３５ｂ、可動接点３６が軸方向に摺動可能に保持される。接点バネ３４は可動接点３６を固定接点３０ａ，３１ａ方向に付勢、絶縁材３５ａ，３５ｂは可動接点３６を絶縁するように、可動接点３６は固定接点３０ａ，３１ａと対向する位置に設置される。

復帰バネ２５はロッド２４と可動鉄心１８を第２の固定鉄心２２方向に付勢するように端子台１１と固定部材３３の間に設置される。

端子台１１には絶縁部材３７、電磁継電器７の励磁端子２７、電磁石９の励磁端子３８、励磁端子２７，３８を固定する固定部材２６、バッテリ端子３０，モータ端子３１、パッキン３９、バッテリ端子３０とモータ端子３１を固定する固定部材４０を備える。

絶縁部材３７は絶縁材料であり、励磁端子２７，３８、バッテリ端子３０、モータ端子３１を固定するための貫通穴３７ａ、第１の固定鉄心１４側に可動接点３６が軸方向に移動可能な空間である接点室３７ｂ、第１の固定鉄心１４側の端面にパッキン２３の当接面３７ｃを備える。励磁端子２７，３８は車両側の配線と励磁コイル１９，２８を着脱可能にする端子であり、固定部材２６は中空円筒形状で内部を口出し線１９ａ，２８ａが貫通するとともに端部を押し広げることで励磁端子２７，３８を固定し、バッテリ端子３０は可動接点３６側に主接点６を構成する固定接点３０ａとその反対側に車両側のバッテリからの配線が接続されるネジ部３０ｂを備え、モータ端子３１は可動接点３６側に主接点６を構成する固定接点３１ａとその反対側にモータ１からの配線が接続されるネジ部３１ｂを備え、バッテリ端子３０とモータ端子３１は固定部材４０で絶縁部材３７に固定される。

非磁性部材１３は非磁性材料であり、電磁継電器７と電磁石９の磁気回路を分離し、電磁継電器７側の端面が可動鉄心１８と第２の固定鉄心２２に当接し、電磁石９側の端面が固定鉄心４１の凹部に収納されて当接し、内周は第２の固定鉄心２２とシマリバメの寸法関係にある。例えば、非磁性部材１３の内径＜第２の固定鉄心２２の外径の寸法関係にある。

次に、電磁石９について説明する。電磁石９は励磁コイル２８、巻枠２９、支持部材１６、固定鉄心４１、復帰バネ４２、可動鉄心１７を備える。

励磁コイル２８は導電材であり、巻枠に巻回され、励磁コイル２８の端部は口出し線として巻枠の口出し部から引き出される。図１０は図５の断面Ｃ−Ｃであり電磁石９の口出し部を示した図である。一端である巻き始め側口出し線２８ａは電磁石９の口出し部２９ａ，電磁継電器７の口出し部２０ｂ、固定部材２６を通って端子台１１の外部まで引き出されて励磁端子３８に導電可能に固定される。他端である巻き終わり側口出し線２８ｂは口出し部２９ｂを通って固定鉄心４１の電磁継電器７側に引き出され、固定鉄心４１の電磁継電器７側の端面に導通可能に固定される。

巻枠２９は絶縁材であり、胴部、固定鉄心４１側の壁、底部側の壁で構成される空間に励磁コイル２８が巻回され、固定鉄心４１側の壁から突出した口出し部２９ａ，２９ｂから励磁コイル２８の口出し線が引き出される。図１１が巻枠２９を図３の方向から見た図、図１２が巻枠２９を図６の方向から見た図である、口出し部は巻き始め側口出し線２８ａを引き出す口出し部２９ａと巻き終わり側口出し線２８ｂを引き出す口出し部２９ｂが１８０°対向した位置に設けられ、固定鉄心４１の切欠きを貫通している。巻き始め側口出し線２８ａを引き出す口出し部２９ａについては電磁継電器７の励磁コイル１９と継鉄１２との接触から保護するため、巻き終わり側口出し線２８ｂを引き出す口出し部２９ｂよりも長く電磁継電器７の巻枠２０の端子台１１側の壁付近まで突出している。この口出し部２９ａは電磁継電器７の巻枠２０の切欠き２０ｄを貫通しているので、口出し部２９ａと切欠き２０ｄで電磁石９の巻枠２９と電磁継電器７の巻枠２０間の回転方向の位置決めが構成される。また底部１２ａ側には継鉄１２の雌ネジ１２ｅを貫通した締結ネジの逃げ部２９ｃが設置される。なお、２９ｄは底部１２ａ側の逃げ部２９ｃとつながる平坦部である。２９ｅは挿通溝であり、口出し線２８ｂが挿通する。２９ｆは嵌合部であり、支持部材１６の図示しない外周鍔部が嵌合される。２９ｇは巻枠２９の中空部である。２９ｈは挿通溝であり、口出し線２８ａが挿通する。

支持部材１６は非磁性材料であり、巻枠２９の胴部内周に設置され、内周面が可動鉄心１７の摺動面を形成し、底部１２ａ側の端部は継鉄１２の内周に嵌合し、固定鉄心４１側の端部の内周面は固定鉄心４１の外周に嵌合する。固定鉄心４１側の端部は外側に折り曲げられて固定鉄心４１と巻枠２９間に挟まれて固定される。

固定鉄心４１は磁性材料であり、磁気回路を構成し、外径の小さい部分が支持部材１６の内周に嵌合、外径の大きい部分が継鉄１２に嵌合、電磁継電器７側の端面は非磁性部材１３の接触面かつ口出し線２８ｂを導電可能に固定する面、可動鉄心１７側の端面は可動鉄心１７の当接面と復帰バネ４２の当接面を備えている。電磁石９の固定鉄心４１は電磁継電器７の第１の固定鉄心１４と違って端子締め付け時の外力を受ける必要がないので継鉄１２の内径と固定鉄心４１の外径はスキマバメの寸法設定であるが、嵌合部４１ａが磁気回路を構成しているため隙間は極力小さく設定される。例えば、継鉄１２の内径＞固定鉄心４１の外径の寸法設定である。

復帰バネ４２は固定鉄心４１と可動鉄心１７の間に設置され可動鉄心１７を軸方向シフトレバー８側に付勢する。

可動鉄心１７は磁性材料であり、係合部材４３、ピニオン付勢バネ４４、固定部材４５を備えていて、支持部材１６の内周面軸方向に摺動可能に保持され、復帰バネ４２の力で軸方向シフトレバー８方向に付勢されている。係合部材４３は軸方向シフトレバー８と可動鉄心１７を係合する部材であり、可動鉄心１７側一端の径大部がピニオン付勢バネ４４と当接し、他端は軸方向シフトレバー８と係合する。ピニオン付勢バネ４４は係合部材４３と固定部材４５の間に設置され、係合部材４３よりも可動鉄心１７の固定鉄心４１方向の移動量が大きい場合に軸方向シフトレバー８を固定鉄心４１方向に付勢する。

次に、このスタータ用電磁スイッチ装置１０の組み立て方法について説明する。スタータ用電磁スイッチ装置１０の組立には組立治具を利用する。組立治具は継鉄１２の底部が当接する平面、雌ネジ１２ｅと嵌合する位置決めピンを備えている。位置決めピンの長さは巻枠２９の逃げ部２９ｃと嵌合する高さまで延長されているので、継鉄１２と電磁石９の巻枠２９間の回転方向の位置決めが可能になる。

まず、継鉄１２の開口部を天方向に向けて組立治具に載せる。次に電磁石９を継鉄１２の開口部から底部１２ａに向かって挿入する（電磁石９の復帰バネ４２と可動鉄心１７はその他の部品組付完了後に組み付けても良い）。継鉄１２と固定鉄心４１間はスキマバメの寸法関係にあるため、挿入するに当たって大きな力は不要である。例えば、継鉄１２の内径＞固定鉄心４１の外径の寸法関係にある。

継鉄１２に対する電磁石９の位置は電磁石９の巻枠２９と底部１２ａが当接することにより、高さ方向の位置、継鉄１２の内径と電磁石９の固定鉄心４１の外径で径方向の位置、組立治具の位置決めピンと巻枠２９の逃げ部２９ｃで周方向（回転方向）の位置が決まる。

続いて、電磁継電器７を挿入するが、まず、端子台１１と復帰バネ２５を除いた部分を挿入する。この時、電磁石９の口出し部２９ａと電磁継電器７の巻枠２０の切欠き２０ｄで回転方向の位置が決められる。挿入完了後、固定鉄心１４を継鉄１２に圧入固定することで径方向の位置と高さ方向の位置が決められる。

続いて、復帰バネ２５、端子台１１を挿入し、端子台１１を復帰バネ２５の反力とパッキン２３の反力を合わせた荷重以上の荷重で固定鉄心１４方向に押し付けた状態で継鉄１２のカシメ部１２ｂをカシメ、端子台１１を固定する。

次に、電磁継電器７と電磁石９の動作について説明する。まず、電磁継電器７の動作であるが、励磁端子２７に電圧が印加されると励磁コイル１９に電流が流れ、磁界が発生する。この電流が所定の電流以上になると、可動鉄心１８と固定鉄心１４間に働く吸引力が復帰バネ２５と接点バネ３４および摩擦抵抗に打ち勝って、可動鉄心１８が固定鉄心１４に吸着される。ロッド２４は可動鉄心１８の固定鉄心１４側の端面と当接しているので、可動鉄心１８が固定鉄心１４方向に動くとロッド２４も一緒に移動する。ロッド２４が移動するとロッド２４に保持されている可動接点３６も動き、可動鉄心１８が所定量動くと可動接点３６と固定接点３０ａ，３１ａと接触する。

さらに、可動鉄心１８が固定鉄心１４方向に動くと、接点バネ３４の荷重が可動接点３６と固定接点３０ａ，３１ａ間に与えられる。可動接点３６と固定接点３０ａ，３１ａが当接すると、バッテリからモータ１へ電力が供給されモータ１が回転する。励磁端子２７への電圧印加を止めると、励磁コイル１９に電流が流れなくなり、磁界が消え、復帰バネ２５と接点バネ３４の荷重でロッド２４と可動鉄心１８は元の位置に戻るので、可動接点３６と固定接点３０ａ，３１ａとは離れ、バッテリからの電力供給がなくなるのでモータ１は停止する。

続いて、電磁石９の動作について説明する。電磁石９の励磁端子３８に電圧が印加されると励磁コイル２８に電流が流れ、磁界が発生する。この電流が所定の電流以上になると、可動鉄心１７と固定鉄心４１間に働く吸引力が復帰バネ４２とピニオン付勢バネ４４および摩擦力に打ち勝って、可動鉄心１７が固定鉄心４１に吸着される。可動鉄心１７が固定鉄心４１方向に吸引されると、軸方向シフトレバー８を介してピニオンギヤ５はリングギヤ４の方向に移動するが、ピニオンギヤ５とリングギヤ４の端面同士が当接しピニオンギヤ５がリングギヤ４の歯面に入り込まなかった場合は、可動鉄心１７だけがさらに動くことでピニオン付勢バネ４４のたわみ量が発生し、ピニオン付勢バネ４４の荷重で軸方向シフトレバー８を介してピニオンギヤ５をリングギヤ４方向に付勢する。

この実施の形態１においては、電磁継電器７の可動鉄心１８の中心軸と電磁石９の可動鉄心１７の中心軸を同軸上に直列に配置し、電磁継電器７の磁気回路であり外枠を構成する継鉄１２と電磁石９の磁気回路であり外枠を構成する継鉄１２を一体に構成したことにより、小型化を図ることができるとともに、電磁石９の巻枠２９から突出して設けられ、電磁継電器７の巻枠２０を貫通して係合され、電磁石９の励磁コイル２８の口出し線２８ａを保護する口出し部２９ａを備えたことにより、電磁継電器７の巻枠２０と電磁石９の巻枠２９との周方向（回転方向）の位置決めを行うことができる

また、この実施の形態１においては、電磁継電器７の可動鉄心１８と電磁石の可動鉄心１７の各々の固定鉄心側に吸引移動される移動方向を同一方向となるように構成しているので、従来スタータの電磁スイッチの部品と共用できる（例えば可動鉄心と、プランジャロッドに対して可動接点を絶縁保持するためのインシュレータ等の部品）。

また、この実施の形態１においては、電磁継電器７の電磁石９と軸方向反対側に設置され、主回路を構成する主接点６が設置される端子台１１に設けられた嵌合穴１１ａに、電磁継電器７の巻枠２０から突出した口出し部２０ａ，２０ｂあるいは電磁石９の巻枠２９から突出した口出し部２９ａ，２９ｂが嵌合することにより、電磁継電器７の巻枠２０と端子台１１の回転方向の位置決めを行うことができる。

また、この実施の形態１においては、電磁継電器７と電磁石９との磁気回路を分離する非磁性体１３を電磁石９の固定鉄心４１の反可動鉄心側端面に設けられた凹部に収納しているので、非磁性体１３の位置決めが凹部によって可能となり、しかも非磁性体１３が凹部に収納された分だけ軸方向長さを短縮できる。

さらに、非磁性体１３は、電磁継電器７の固定鉄心２２にシマリバメ嵌合されているので、非磁性体１３を固定鉄心２２の内周に取付けることが出来るので、該非磁性体１３に電磁継電器７の可動鉄心１８の戻り位置を規制するストッパ機能をさせることが可能となり、部品点数が減少する効果も有する。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図１３に基づいて説明する。図１３はこの発明の実施の形態２に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す断面図である。この実施の形態２による電磁継電器７の外周に位置する継鉄１２の内径は、電磁石９の外周に位置する継鉄１２の内径よりも大きく構成している。また、電磁継電器７の第１の固定鉄心１４の外径は、電磁石９の固定鉄心４１の外径よりも大きく構成している。

この発明の実施の形態２における継鉄１２の胴部１２ｄの内径は例えば６段階に分かれて構成されている場合を示している。継鉄１２の胴部１２ｄの内径の大きさは、第１の胴部１２ｄ１＜第２の胴部１２ｄ２＜第３の胴部１２ｄ３＜第４の胴部１２ｄ４＜第５の胴部１２ｄ５＜第６の胴部１２ｄ６のように構成されており、第１の胴部１２ｄ１は電磁石９の励磁コイル２８の外周に位置し、第２の胴部１２ｄ２には電磁石９の固定鉄心４１が嵌合し、第３の胴部１２ｄ３は非磁性部材１３の外周に位置し、第４の胴部１２ｄ４は電磁継電器７の第２の固定鉄心２２が嵌合し、第５の胴部１２ｄ５は電磁継電器７の励磁コイル１９の外周に位置し、第６の胴部１２ｄ６は電磁継電器７の第１の固定鉄心１４が嵌合する。第２の胴部１２ｄ２、第３の胴部１２ｄ３、第６の胴部１２ｄ６の内径とそれぞれに嵌合する固定鉄心４１の外径はシマリバメの寸法関係にある。例えば、第２の胴部１２ｄ２、第３の胴部１２ｄ３、第６の胴部１２ｄ６の内径＜固定鉄心４１の外径の寸法関係にある。

この実施の形態２においては、電磁石９外周の継鉄１２内径よりも電磁継電器７外周の継鉄１２内径を大きく構成したことにより、電磁石９の固定鉄心４１を継鉄１２に圧入嵌合した後で、電磁石９の上に電磁継電器７を組み付けることがてきるので、作業性の向上を図ることができる。

また、この実施の形態２においては、電磁石９の固定鉄心４１より電磁継電器７の第１の固定鉄心１４の外径を大きくしたことにより、電磁石９の固定鉄心４１を継鉄１２に圧入嵌合した後で、電磁石９の上に電磁継電器７を組み付けることができ、作業性の向上を図ることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図１４ないし図１９に基づいて説明する。図１４はこの発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を端子台側から見た図である。図１５はこの発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図５のＡ−Ａ線に対応した断面図である。図１６はこの発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁継電器の巻枠を端子台側から見た図である。図１７はこの発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図５のＢ−Ｂ線に対応した電磁継電器の巻枠の断面図である。図１８はこの発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図５のＣ−Ｃ線に対応した電磁石の巻枠の断面図である。図１９はこの発明の実施の形態３に係わるスタータ用電磁スイッチ装置における電磁石の巻枠を端子台側から見た図である。

図１４において、バッテリ端子３０とモータ端子３１間の中心を結ぶ直線で分割した領域のいずれか一方の領域、例えば、図１４に示す中心線Ｐより上側を領域Ｄとし、他方の領域、例えば、図１４に示す中心線Ｐより下側を領域Ｅとする。

上述した実施の形態１においては、電磁継電器７の励磁端子２７は領域Ｄ、電磁石９の励磁端子３８は領域Ｅに配置された構成であったが、この実施の形態３においては、電磁石９の励磁端子３８と電磁継電器７の励磁端子２７をいずれか一方の領域、図は一例として、図１４に示す中心線Ｐより下側の領域Ｅに設置し、電磁継電器７の励磁端子２７と電磁石９の励磁端子３８を２極のコネクタとしてハウジング４６に装着した。

このような構成とするため、上述した実施の形態１に対して、図１５および図１６に示すように、電磁継電器７の巻き始め側口出し線１９ａと口出し部２０ａを領域Ｄから領域Ｅに移動し、電磁継電器７の巻き終わり側口出し線１９ｂと巻枠２０の口出し部２０ｂを領域Ｅから領域Ｄに移動し、電磁継電器７の口出し部２０ｂを通っていた電磁石９の巻き始め側口出し線２８ａを専用の口出し部２０ｉとして領域Ｅに設けて、電磁継電器７の巻き始め側口出し部２０ａの右隣に設置した。なお、２０ｊは挿通溝であり、口出し線１９ｂが挿通する。２０ｆは嵌合部であり、支持部材２１の図示しない外周鍔部が嵌合される。２０ｇは巻枠２０の中空部である。２０ｋは挿通溝であり、口出し線１９ａが挿通する。２０ｌは挿通穴であり、口出し線２８ａが挿通する。

また、電磁継電器７の巻枠２０の切欠き２０ｄの位置は図１７に示すように口出し部２０ｉと同方向の位置になるよう配置されている。さらに、電磁石９の巻枠２９の口出し部２９ａも図１８および図１９に示すように口出し部２０ｉと同方向の位置になるよう配置されている。

この実施の形態３においては、端子台１１をバッテリ端子３０、モータ端子３１側から見てバッテリ端子３０とモータ端子３１間の中心を結んだ線で分割した２つの領域のいずれか一方の領域に、電磁継電器７の励磁端子２７と電磁石９の励磁端子３８を設置したので、車両側の配線を接続する作業の作業性の向上を図ることができる。

ところで、上述した各実施の形態によるスタータ用電磁スイッチ装置１０を使用したスタータの動作は基本的には上述した特許文献１と同様であるが、これに限るものではなく、電磁石９と電磁継電器７を個々に違ったタイミングで作動させる制御を使用することも可能である。

この発明は、電磁継電器と電磁石を同軸上直列に配置することにより小型化を図ることができるスタータ用電磁スイッチ装置の実現に好適である。

１モータ４リングギヤ
５ピニオンギヤ７電磁継電器
９電磁石１０スタータ用電磁スイッチ装置
１１端子台１１ａ嵌合穴
１２継鉄１３非磁性体
１４第１の固定鉄心１７可動鉄心
１８可動鉄心２０巻枠
２２第２の固定鉄心２７励磁端子
２８励磁コイル２８ａ口出し線
２８ｂ口出し線２９巻枠
２９ａ口出し部２９ｂ口出し部
３０バッテリ端子３１モータ端子
３８励磁端子４１固定鉄心

Claims

モータ回路を開閉する可動鉄心と固定鉄心を有する電磁継電器と、ピニオンギヤをリングギヤ方向に動かす可動鉄心と固定鉄心を有する電磁石とを備え、前記電磁継電器の前記可動鉄心の中心軸と前記電磁石の前記可動鉄心の中心軸が同軸上に直列に配置されると共に、前記各々の可動鉄心が前記各々の固定鉄心側に吸引されて移動する移動方向が同一方向に構成され、前記電磁継電器の磁気回路であり外枠を構成する継鉄と前記電磁石の磁気回路であり外枠を構成する継鉄が一体に構成され、前記電磁石の前記固定鉄心の外径より前記電磁継電器の前記固定鉄心の外径が大きいことを特徴とするスタ−タ用電磁スイッチ装置。
前記電磁継電器の通電停止時に前記電磁継電器の前記可動鉄心と前記電磁石の前記固定鉄心の反可動鉄心側端面との間に位置し前記電磁継電器と前記電磁石の磁気回路を分離する非磁性体を設け、前記電磁石の前記固定鉄心の反可動鉄心側端面には前記非磁性体を収納する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスタ−タ用電磁スイッチ装置。
前記非磁性体は、前記電磁継電器の前記可動鉄心を内周に配置した前記電磁継電器の前記固定鉄心にシマリバメ嵌合されてなることを特徴とする請求項２に記載のスタ−タ用電磁スイッチ装置。