JP5724616B2 - 電磁スイッチ - Google Patents
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Description
この電磁スイッチは、一対の固定接点と可動接点とで構成される電気接点と、通電によって磁力を発生するコイルと、このコイルの軸心方向に可動する可動鉄心と、電気接点を開成する時に可動鉄心の動きを可動接点に伝達する樹脂製のシャフト等を備える。
電気接点は、電磁スイッチが作動を停止している時、すなわち、コイルが非通電の時に、可動鉄心がリターンスプリングに付勢されて押し戻されることで、可動鉄心に固定されたシャフトの端面が可動接点に当接して押圧することにより、一対の固定接点から可動接点が離れて開成状態となる。
また、開成状態からコイルに通電されて可動鉄心が吸引されると、シャフトを介して可動接点を押圧する力が消滅するため、接点圧スプリングに付勢された可動接点が一対の固定接点に当接して閉成状態となる。
しかし、シャフト120の外径より挿入孔110の内径の方が若干大きく形成されているため、挿入孔110の口元部の周囲を塑性変形させる前の段階、つまり、挿入孔110にシャフト120の一端側を挿入した状態では隙間嵌めとなっている。このため、パンチ130で挿入孔110の口元部の周囲を押圧する際に、シャフト120が隙間分だけ径方向の片側へ寄って傾く場合がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、可動鉄心によりシャフトを固定する固定力の低下を防止できる電磁スイッチを提供することにある。
本発明は、通電によって磁力を発生するコイルと、このコイルの軸心方向に可動する可動鉄心と、電気回路に接続される一対の固定接点および可動鉄心の動きに応じて一対の固定接点間を電気的に断続する可動接点を有する電気接点と、この電気接点を閉成状態から開成状態へ切り替える時に、可動鉄心の動きを可動接点に伝達する樹脂製のシャフトとを備える電磁スイッチにおいて、可動鉄心には、可動接点と軸方向に対向する端面に挿入口が開口して軸方向に所定の深さを有する挿入孔が形成され、この挿入孔は、深さ方向の途中に段差部を有し、この段差部より底部側に孔径がシャフトの外径より若干小さいシャフト固定部、段差部より挿入口側に孔径がシャフトの外径より若干大きいシャフト導入部が形成され、シャフトは、長手方向の一端側の端部をシャフト固定部の内周に圧入嵌合して可動鉄心に固定されていることを特徴とする。
但し、コイルの軸心方向に対し可動鉄心が傾いた状態でシャフトが可動接点に当接すると、シャフトに曲げモーメントが作用して、その曲げモーメントに起因する荷重がシャフト固定部に加わる。この場合、特許文献1に開示された従来技術では、曲げモーメントに起因する荷重がかしめ部140に集中的に加わるため、かしめ部140に緩みが生じ易くなるが、本発明では、曲げモーメントに起因する荷重をシャフト固定部で幅広く受けることが可能になる。その結果、シャフト固定部に圧入されたシャフトに対し緩み難くできるので、シャフトの固定力が低下することを防止できる。
これに対し、本発明では、シャフトの端部をシャフト固定部に圧入する際に、シャフト導入部によってシャフトを保持できる。つまり、シャフトの端部をシャフト固定部へ圧入する前に、シャフトの軸心をシャフト固定部の中心に合致させて傾かないようにシャフトを保持することが可能である。これにより、シャフトの端部をシャフト固定部へ圧入する前のセットが容易であり、圧入作業に要する時間を短くできる。
また、可動鉄心に形成される挿入孔は、深さ方向の途中に段差部が設けられている。つまり、段付き孔形状であるが、冷間鍛造あるいは段付き加工刃物を使用することにより、シャフト導入部とシャフト固定部とを同時加工することができる。言い換えると、シャフト導入部を加工する工程と、シャフト固定部を加工する工程とを別々に行う必要はなく、同一工程で加工できるので、段差部の無い挿入孔を加工する場合と比べても、同等のコストで済む。
請求項1に記載した電磁スイッチにおいて、可動鉄心は、挿入口の周囲に全周または複数箇所を内径側へ塑性変形させたかしめ部を有し、このかしめ部によってシャフトの外周を押圧していることを特徴とする。
上記の構成によれば、シャフトの端部がシャフト固定部に圧入固定され、且つ、シャフトの中間部(シャフトの全長の中間部)がかしめ部に押圧されて固定されるので、例えば、段落番号(0007)に記載した曲げモーメントがシャフトに作用した場合でも、その曲げモーメントに起因する荷重をシャフト固定部とかしめ部の両方で受けることができる。その結果、シャフト固定部およびかしめ部に緩みが生じ難くなるため、シャフトの固定力が低下することを更に防止できる。
また、かしめ部がシャフトの外周面に食い込むことで、挿入孔からシャフトが抜ける方向に対する保持力も確保できる。
請求項2に記載した電磁スイッチにおいて、かしめ部がシャフトの外周を押圧する荷重は、シャフト固定部に圧入されたシャフトの端部に掛かる荷重より小さいことを特徴とする。
この場合、シャフトの外周を押圧するかしめ部の荷重を小さくすることで、かしめ部から受ける荷重によるシャフトへのダメージを低減できるので、例えば、生産性の高い樹脂成形品のシャフトを使用することが可能である。
請求項1〜3に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、挿入孔に設けられる段差部は、シャフト導入部側からシャフト固定部側へ向かって挿入孔の内径が次第に小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする。
例えば、挿入孔の中心線と直交して段差部が形成されていると、シャフトの一端側をシャフト導入部へ挿入してシャフトの端面が段差部に当接した時に、必ずしも、シャフトの軸心がシャフト固定部の中心に合致するとは言えない。言い換えると、シャフトの軸心とシャフト固定部の中心とが径方向にずれた状態でシャフトの端面が段差部に当接することがあるため、圧入前にシャフトの軸心をシャフト固定部の中心に合致させる必要がある。 これに対し、本発明では、挿入孔に設けられる段差部がテーパ状に形成されているので、シャフト導入部に挿入されたシャフトの端面周囲がテーパ状の段差部に当接することで調心作用が働く。その結果、シャフトの軸心をシャフト固定部の中心に合致させた状態でセットできるので、シャフトの一端側をシャフト導入部へ挿入してからシャフト固定部へ圧入するまでの工程を連続して行うことができる。
請求項1〜4に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、シャフトは、長手方向の中心位置に対して一端側と他端側とが対称形状に設けられていることを特徴とする。
この場合、可動鉄心に形成された挿入孔へシャフトを挿入する際に、シャフトの挿入方向を特定する必要がない。つまり、シャフトの一端側と他端側とが対称形状に設けられているので、シャフトの一端側と他端側のどちら側でも挿入することができる。これにより、シャフトの誤組み付けを無くすことができ、組み付け性を向上できる。
請求項1〜5に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、シャフト導入部の内径とシャフトの外径との間に生じる隙間に樹脂が充填されていることを特徴とする。
この場合、シャフト導入部に挿入されている部分のシャフトの外周を固着した樹脂で保持できるので、例えば、段落番号(0007)に記載した曲げモーメントがシャフトに作用した場合でも、その曲げモーメントに起因する荷重を幅広い樹脂面積で受けることができる。その結果、シャフトを固定する部分に緩みが生じ難くなるので、シャフトの固定力が低下することを更に防止できる。
請求項6に記載した電磁スイッチにおいて、樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする。
この場合、電磁スイッチが高温雰囲気に晒された場合でも、固着した樹脂が軟化することはなく、剛性の低下が少ない。その結果、長期間にわたって緩みが生じ難くなるので、シャフトの固定力を維持できる。
請求項1〜7に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、一対の固定接点を電気回路に接続する2本の外部端子と、この2本の外部端子が固定される絶縁性の接点カバーとを有し、この接点カバーには、電気接点が開成した時に可動接点の戻り位置を規制する接点受け面が形成され、可動接点は、一対の固定接点に対し軸方向の反可動鉄心側に配置され、コイルが非通電の時に、シャフトの端面が当接して接点受け面に押し付けられていることを特徴とする。
実施例1に示す電磁スイッチは、例えば、車両の走行用エンジンを始動するスタータのコイル電流の断続等に適用される。
以下、図1を参照して電磁スイッチ1の構成を説明する。
電磁スイッチ1は、通電によって電磁石を形成するコイル2を内蔵し、その電磁石の吸引力でプランジャ3を吸引するソレノイドSLと、スタータの電気回路を開閉する電気接点(後述する)と、この電気接点を収容する樹脂製の接点カバー4等より構成される。
ソレノイドケース5は、コイル2の外周に磁気通路を形成するヨークを兼ねている。このソレノイドケース5は、例えば、絞り加工によって製造され、コイル2を内部に収容する軸方向一端側の内径より他端側の内径の方が若干大きく形成され、一端側と他端側との間に段差5bが設けられている。つまり、軸方向一端側の肉厚より他端側の肉厚の方が若干薄く形成され、その肉厚の差分が段差5bとして形成されている。
両ターミナルは、例えば、磁性プレート6側のコイル側面を保持するボビン8の一方のフランジ部8aにインサート固定され、軸方向に延びる先端部が接点カバー4の外部に引き出されている。プラス側のターミナルは、例えば、リレーを介してECU(図示せず)に接続され、マイナス側のターミナルにはアース配線が接続される。
固定鉄心7は、電磁石によって磁化される鉄等の強磁性体によって形成され、反プランジャ側の端面がソレノイドケース5の底面5aに当接して固定されている。
接点カバー4は、2本の端子ボルト10、11が取り付けられる有底部4aと、この有底部4aの外周より軸方向に延びる円筒状の脚部4bとを有し、この脚部4bがソレノイドケース5の他端側に開口する開口部の内周に挿入され、且つ、脚部4bの先端面が磁性プレート6の反コイル側の表面に当接して軸方向に位置決めされ、脚部4bの外周面に形成された段差(図示せず)にソレノイドケース5の端部をかしめることでソレノイドケース5に固定される。
接点カバー4の内側には、接点スペースが形成され、この接点スペースには、電気接点を構成する一対の固定接点13と可動接点14が配置される。
接点圧スプリング15は、リターンスプリング9よりセット荷重が小さく設定されるので、コイル2が非通電の時は、プランジャ3がリターンスプリング9に付勢されて反固定鉄心方向へ押し戻される。これにより、可動接点14は、図1に示す様に、プランジャ3に固定されたシャフト16を介して一対の固定接点13から離れる方向(図示右方向)へ付勢され、接点圧スプリング15を押し縮めた状態で、接点カバー4に形成された接点受け面4cに押し付けられている。
プランジャ3には、可動接点14と軸方向に対向する端面に挿入口17aが開口して軸方向に所定の深さを有する断面円形の挿入孔17が形成されている。この挿入孔17は、図2に示す様に、深さ方向の途中に段差部17bを有し、この段差部17bより底部側に孔径が小さいシャフト固定部17c、段差部17bより挿入口側に孔径が大きいシャフト導入部17dが形成されている。
シャフト固定部17cは、シャフト16の外径より若干小さい内径、言い換えると、シャフト16の外径に対し圧入関係となる内径を有し、且つ、シャフト固定部17cの底面から段差部17bまでの寸法、つまり、シャフト固定部17cの深さ方向の寸法が、例えば、挿入孔17の全深さ寸法の1/3〜1/2の間に設定されている。
段差部17bは、図2に示す様に、シャフト導入部17d側からシャフト固定部17c側へ向かって挿入孔17の内径が次第に小さくなるテーパ状に形成されている。
シャフト16は、樹脂製であり、例えば、木綿布を巻き固めた心材をフェノール樹脂で加圧して形成される。また、実施例1に示すシャフト16は、長手方向の中心位置に対し一端側と他端側とが対称形状に設けられている。具体的には、シャフト16の全長において外径が均一な断面円形の棒状に設けられている。このシャフト16は、図3に示す様に、長手方向の一端側の端部をシャフト固定部17cの内周に圧入嵌合してプランジャ3に固定されている。
実施例1に記載した電磁スイッチ1は、シャフト16の一端側の端部がシャフト固定部17cの内周に圧入嵌合してプランジャ3に固定されるので、プランジャ3に対しシャフト16が傾いた状態で固定されることはない。また、シャフト固定部17cは、所定の深さ寸法を有しているので、例えば、プランジャ3自体が傾いた状態でシャフト16が可動接点14に当接することによって、シャフト16に曲げモーメントが作用した場合でも、その曲げモーメントに起因する荷重をシャフト固定部17cで幅広く受けることが出来る。その結果、シャフト固定部17cに緩みが生じ難くなるので、シャフト16の固定力が低下することを防止できる。
また、シャフト16は、全長に渡って外径が均一な断面円形の棒状に設けられて、長手方向の中心位置に対して一端側と他端側とが対称形状であるため、挿入孔17へシャフト16を挿入する際に、シャフト16の挿入方向を特定する必要がない。つまり、シャフト16の一端側と他端側のどちら側を挿入孔17に挿入しても良いので、シャフト16の誤組み付けを無くすことができ、組み付け性を向上できる。
また、プランジャ3に形成される挿入孔17は、深さ方向の途中に段差部17bを有する段付き孔形状であるが、冷間鍛造あるいは段付き加工刃物を使用することにより、シャフト導入部17dとシャフト固定部17cとを同時加工することができる。言い換えると、シャフト導入部17dを加工する工程と、シャフト固定部17cを加工する工程とを別々に行う必要はなく、同一工程で加工できるので、段差部17bの無い挿入孔17を加工する場合と比べても、同等のコストで済む。
この実施例2では、実施例1の構成に加えて、シャフト16の中間部をかしめ固定する一例である。具体的には、シャフト16の端部をシャフト固定部17cの内周に圧入嵌合した後、図4に示す様に、プランジャ3の端面に開口する挿入口17aの周囲をパンチ18で押圧して内径側へ塑性変形させ、その変形部(かしめ部19と呼ぶ)によってシャフト16の外周を押圧固定する。
パンチは、挿入口17aの周囲を全周押圧する全周パンチでも良いが、例えば、周方向に4分割あるいは3分割された分割パンチを使用することもできる。
上記の構成によれば、シャフト16の端部がシャフト固定部17cに圧入固定され、且つ、シャフト16の中間部(シャフト16の全長の中間部)がかしめ部19に押圧されて固定されるので、シャフト16に曲げモーメントが作用した場合でも、その曲げモーメントに起因する荷重をシャフト固定部17cとかしめ部19の両方で受けることができる。その結果、シャフト固定部17c及びかしめ部19に緩みが生じ難くなるため、シャフト16の固定力が低下することを更に防止できる。
よって、この実施例2では、実施例1の構成に加えて、かしめ部19によりシャフト16の外周を押圧することで、シャフト16をより強固に固定できる。
なお、シャフト固定部17cに圧入されたシャフト16の端部に掛かる荷重より、かしめ部19がシャフト16の外周を押圧する荷重を小さく設定することで、かしめ部19から受ける荷重によるシャフト16へのダメージを低減できる。これにより、実施例1に記載した木綿布を巻き固めた心材をフェノール樹脂で加圧して形成されるシャフト16に限らず、生産性の高い樹脂成形品のシャフト16を使用することも可能である。
この実施例3は、挿入孔17のシャフト導入部17dの内径とシャフト16の外径との間に生じる隙間に樹脂(例えば、熱硬化性樹脂)を充填して固着させた一例である。
この場合、シャフト導入部17dに挿入されている部分のシャフト16の外周を固着した樹脂で幅広く保持できるので、シャフト16に曲げモーメントが作用した場合でも、その曲げモーメントに起因する荷重を幅広い樹脂面積で受けることができる。その結果、実施例1に記載したシャフト固定部17cおよび実施例2に記載したかしめ部19に緩みが生じ難くなるので、シャフト16の固定力が低下することを更に防止できる。
また、熱硬化性樹脂を使用することにより、電磁スイッチが高温雰囲気に晒された場合でも、固着した樹脂が軟化することはなく、剛性の低下が少ない。その結果、長期間にわたって緩みが生じ難くなるので、シャフト16の固定力を維持できる。
実施例1に記載した電磁スイッチ1は、コイル2が非通電の時に可動接点14が一対の固定接点13から離れて電気接点が開成する常開接点型であるが、コイル2が非通電の時に可動接点14が一対の固定接点13に当接して電気接点が閉成する常閉接点型の電磁スイッチに本発明を適用することも可能である。
実施例1では、本発明の電磁スイッチ1をスタータの電気回路に使用した一例を説明したが、電磁スイッチの用途を限定するものではなく、電気接点を開閉することで電気回路を流れる電流を断続する電磁スイッチに広く本発明を適用できる。
また、実施例1に記載したシャフト16は、全長にわたって外径が均一な断面円形の棒状であるが、必ずしも、断面円形である必要はなく、シャフト固定部17cに対し圧入関係となる断面多角形状であっても良い。
2 コイル
3 プランジャ(可動鉄心)
4 接点カバー
4c 接点カバーに形成された接点受け面
10 端子ボルト(外部端子)
11 端子ボルト(外部端子)
13 一対の固定接点
14 可動接点
16 シャフト
17 挿入孔
17a 挿入口
17b 挿入孔に形成された段差部
17c シャフト固定部
17d シャフト導入部
19 かしめ部
SL ソレノイド
Claims (8)
- 通電によって磁力を発生するコイルと、
このコイルの軸心方向に可動する可動鉄心と、
電気回路に接続される一対の固定接点および前記可動鉄心の動きに応じて前記一対の固定接点間を電気的に断続する可動接点を有する電気接点と、
この電気接点を閉成状態から開成状態へ切り替える時に、前記可動鉄心の動きを前記可動接点に伝達する樹脂製のシャフトとを備える電磁スイッチにおいて、
前記可動鉄心には、前記可動接点と軸方向に対向する端面に挿入口が開口して軸方向に所定の深さを有する挿入孔が形成され、この挿入孔は、深さ方向の途中に段差部を有し、この段差部より底部側に孔径が前記シャフトの外径より若干小さいシャフト固定部、前記段差部より挿入口側に孔径が前記シャフトの外径より若干大きいシャフト導入部が形成され、
前記シャフトは、長手方向の一端側の端部を前記シャフト固定部の内周に圧入嵌合して前記可動鉄心に固定されていることを特徴とする電磁スイッチ。 - 請求項1に記載した電磁スイッチにおいて、
前記可動鉄心は、前記挿入口の周囲に全周または複数箇所を内径側へ塑性変形させたかしめ部を有し、このかしめ部によって前記シャフトの外周を押圧していることを特徴とする電磁スイッチ。 - 請求項2に記載した電磁スイッチにおいて、
前記かしめ部が前記シャフトの外周を押圧する荷重は、前記シャフト固定部に圧入された前記シャフトの端部に掛かる荷重より小さいことを特徴とする電磁スイッチ。 - 請求項1〜3に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、
前記挿入孔に設けられる段差部は、前記シャフト導入部側から前記シャフト固定部側へ向かって前記挿入孔の内径が次第に小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする電磁スイッチ。 - 請求項1〜4に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、
前記シャフトは、長手方向の中心位置に対して一端側と他端側とが対称形状に設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。 - 請求項1〜5に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、
前記シャフト導入部の内径と前記シャフトの外径との間に生じる隙間に樹脂が充填されていることを特徴とする電磁スイッチ。 - 請求項6に記載した電磁スイッチにおいて、
前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする電磁スイッチ。 - 請求項1〜7に記載した何れか一つの電磁スイッチにおいて、
前記一対の固定接点を前記電気回路に接続する2本の外部端子と、
この2本の外部端子が固定される絶縁性の接点カバーとを有し、
この接点カバーには、前記電気接点が開成した時に前記可動接点の戻り位置を規制する接点受け面が形成され、
前記可動接点は、前記一対の固定接点に対し軸方向の反可動鉄心側に配置され、前記コイルが非通電の時に、前記シャフトの端面が当接して前記接点受け面に押し付けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
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