JP6177386B1 - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】高温雰囲気下で被水あるいは冠水すると、冷却されることによって電磁スイッチ内が負圧になり、負圧による浸水が生じる。【解決手段】電磁スイッチのケースの開口部のフロントブラケットが結合側に防水カバーを設け、この防水カバーに通気性はあるが透水性はないフィルタを備え、前記フィルタとコイル室、プランジャ室および接点室へ連通する通気経路を形成することでスイッチ内部の負圧緩和を可能にした。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁スイッチを備えたスタータに関する。

自動車などのエンジンを始動するスタータには、電磁スイッチが設けられ、この電磁スイッチは、固定子となるコイルの中にプランジャを設けたリニアソレノイドの一種であって、コイルに電流を流すと、発生する磁気によってプランジャが直線運動して回路の接点が閉じられ、スタータのモータにバッテリから電流が流れ、回転を始めるように構成されている。
この電磁スイッチのプランジャ摺動部に、塵あるいは水が入るのを防ぐため、プランジャの先端部にはブーツ（防水カバー）が設けられている。
しかし、プランジャの動作に伴って防水カバーの内側と外側に圧力差が生じ、防水カバーに無理な変形が生じるという問題があった。この圧力差の発生を解消するために、防水カバー自体に通気孔を設けることが行われていた。
しかし、単に防水カバーに通気孔を設けるだけでは、この部分が被水あるいは冠水した場合には、通気孔から水が浸入し、プランジャの動作不良を引き起こすという問題点を有していた。

この問題に対して、防水カバーの通気孔からの塵あるいは水の浸入を防ぐため、プランジャの動作時に通気孔が開口し、静止時に閉塞するようにしてプランジャの動作に伴う圧力差の発生を解消することが提案されている（特許文献１）。
また、通気孔からの塵あるいは水の浸入を防ぐと共に、圧力差による問題を解消するために、防水カバーに通気孔を設けずに、電磁スイッチのフレーム内とモータ内部とを連通させることが提案されている（特許文献２）。

特開平２-３０１９２６号公報 特開平５-１２６０１８号公報

スタータは、限られたスペースに収まるような小型化と共に軽量化が求められているため、単純な構造とする必要がある。そこに使用される電磁スイッチについても同様な要求がある。特許文献１および特許文献２においては、プランジャの動作に伴う圧力の変動と、被水あるいは冠水による水の浸入が問題として取り上げ、その対策を提案している。しかし、特許文献１の対策では冠水時にスイッチが動作した際には浸水が発生し、また特許文献２の対策では冠水時にモータ内部が水で置換された際には連通経路から浸水が発生する為、対策としては不十分である。また、これらの技術文献を含めて、従来技術では、これらの機器の温度状態の変化による問題と対応策については説明されていない。すなわち、機器の温度状態の変化とは、動力源の近くに配置された機器（ここでは電磁スイッチを対象としている）が、車輌走行時には高温雰囲気にさらされ、高温状態になっており、車輛の被水時および冠水時には電磁スイッチが急に冷却されるというものである。この高温状態から低温状態への変化によって、電磁スイッチを含む空間内が負圧になり、水を吸い込むという現象が発生する。特許文献１および特許文献２の技術内容では、温度状態の変化によって生じる圧力の変化に対応できないため、被水あるいは冠水時に水の浸入を防ぐことができないという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、冠水時に温度状態の変化によって生じる圧力の変化が生じても、防水性を確保したスタータを提供することを目的とする。

本発明に係るスタータは、モータ、オーバーランニングクラッチ、電磁スイッチ、および前記モータと前記オーバーランニングクラッチと前記電磁スイッチを結合するフロントブラケットを備え、前記電磁スイッチは、励磁コイル内にプランジャを置いた励磁機構と、前記励磁機構のプランジャの動作によって前記モータへの通電を開閉する接点機構と、前記励磁機構を収容するケースと、前記ケースの開口部に設けられ前記プランジャを液密に包囲する防水カバーとを有し、前記防水カバーに通気性はあるが透水性はないフィルタを備えたものである。

この発明に係るスタータにおいて、電磁スイッチが高温雰囲気にさらされている状態で被水した場合、電磁スイッチが冷却されることで発生する負圧は、前記フィルタの通気性によって緩和される。前記フィルタは、通気性はあるが透水性は無いため、防水カバー周りのフロントブラケットで囲まれた空間に浸水が発生するまでは通気が可能であり、前記空間が完全に水で満たされた後においては前記フィルタによって水の侵入が止められるので、電磁スイッチ内部に浸水が発生することはない。

本発明の実施の形態１に係るスタータの部分断面図である。 本発明の実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチの防水カバー周辺の断面図である。 本発明の防水カバーの正面図および断面図である。 本発明のスタータ用電磁スイッチにおける通気経路を示す断面図である。

実施の形態１
以下、本実施の形態を図１、図２、図３および図４を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１によるスタータ１００の構成を示すための部分断面図である。スタータ１００は、電磁スイッチ１、モータ２、フロントブラケット３、シフトレバー４、ピニオンギヤ５を含むオーバーランニングクラッチ６を備えている。
電磁スイッチ１は、接点機構１０、励磁機構２０、およびプランジャ構造３０を備えている。そして、電磁スイッチ１は、モータ２に対してフロントブラケット３によって固定されている。

接点機構１０は、バッテリプラス端子（図示せず）に接続されるバッテリ端子１１、モータ２に接続されるモータ端子１２、電流回路を開閉する可動接点１３、およびこれらの端子と接点を保持するスイッチキャップ１４によって構成されている。
励磁機構２０は、励磁コイル２１、固定鉄心２２、プランジャ２３、およびこれらを収納すると共に磁気回路を構成するケース２４によって構成されており、プランジャ２３を直進運動させ、接点機構１０の可動接点１３から伸びているロッド２５を動作させる機械的な構造となっている。
プランジャ構造３０は、プランジャ２３の先端のプランジャフック８にシフトレバー４が取り付けられ、プランジャ２３の直進運動によってシフトレバー４を動作させるように構成されている。

プランジャ２３は、励磁機構２０のスタータスイッチ（図示せず）により励磁コイル２１に通電されると、発生する起磁力によってプランジャ２３が固定鉄心２２側へ吸引される。プランジャ２３の移動によってロッド２５が押され、可動接点１３がバッテリ（図示せず）に接続されるバッテリ端子１１とモータ２に接続されるモータ端子１２とを接続する。この可動接点１３の動作によって、バッテリの電力がモータ２に供給され、モータ２が回転駆動する。同時に、プランジャフック８と係合するシフトレバー４を介してピニオンギヤ５を含むオーバーランニングクラッチ６が作動し、モータ２で発生した回転力がピニオンギヤ５を介してリングギヤに伝達されエンジンを始動する。

プランジャ２３の外周部は、防水カバー５０によって覆われており、防水カバー５０は、電磁スイッチ１のケース２４とフロントブラケット３との間に挟み込まれている。具体的には、図２に示すように、防水カバー５０は、プランジャフック８以外の電磁スイッチ１の励磁機構２０を覆うように、電磁スイッチ１のケース２４の開口部に取り付けられている。したがって、防水カバー５０の前にはフロントブラケット３によって囲まれた空間が存在している。

この防水カバー５０には、フィルタ５１が設けられている。フィルタ５１は、防水性と通気性を持った性質の部材で構成されている。すなわち、フィルタ５１は、水分子より小さく水蒸気分子より大きな穴が無数に開いた膜によって構成されている。

防水カバー５０は、図３（１）に示すように、周縁の所定の箇所（図３（１）では上部１か所）にフィルタ５１の領域を設けている。このフィルタ５１は、前述のとおり防水性と通気性を持っているが、表面に水分子が留まっている状態では通気性が無くなるので、できるだけ冠水し難い位置を選択して設ける必要がある。防水カバー５０は、電磁スイッチ１のケース２４の開口部の壁面に接する。この接触面の外周部および内周部には所定高さの隔壁５３が設けられている。また、この実施の形態においては、防水カバー５０にフィルタ５１を設けるだけでなく、図３（２）に示すように、防水カバー５０のフィルタ５１を設けた位置の近傍の隔壁５３に通気を図るための切欠き５２を設けている。この切欠き５２は、電磁スイッチ１の中で幾つかに区分された空間をできるだけ連通させるために設けたもので、この切欠き５２による通気路によって、図４に示すように、電磁スイッチ１の内部に通気経路が形成される。

次に、電磁スイッチ１の接点機構１０、励磁機構２０の間の通気について説明する。
接点機構１０は、可動接点１３に繋がるロッド２５と固定鉄心２２の隙間からプランジャ室３１へ通じており、プランジャ２３とブッシュ２６（図２参照）の隙間から防水カバー５０の切欠き５２（図３参照）を通じてフィルタ５１と連通している。ロッド２５と固定鉄心２２の隙間から通気を行うことは可能であるが、例えばロッド２５に通気溝（図示しない）を設定するか、固定鉄心２２に通気溝（図示しない）もしくは通気孔（図示しない）を設けることで積極的に可動接点１３を設けた空間とプランジャ２３が摺動する空間の通気を行うことができる。また同様にプランジャ２３とブッシュ２６の隙間から通気を行うことは可能であるが、プランジャ２３に通気溝（図示しない）を設け、励磁コイル２１を収容している電磁スイッチ１のケース２４に通気孔２７を設け、積極的にプランジャ２３が摺動する空間と励磁コイル２１を収容している空間との通気を行うことができる。このように、電磁スイッチ１の内部の領域に通気手段を設けることによって、電磁スイッチ１内部の全ての空間の負圧を緩和することができる。この負圧を緩和することができれば冠水時に電磁スイッチ１の内部への水の吸引を防ぐことができる。

この実施の形態１においては、フィルタ５１を防水カバー５０に設け、防水カバー５０を電磁スイッチ１のフロントブラケット３と接合する側に配置している。このことによって、冠水時にはフロントブラケット３で囲まれた空間が水で満たされることになるが、浸水経路としてはフロントブラケット３の開口部からシフトレバー４の隙間を通じての経路となる。したがって、電磁スイッチ１が冷却された瞬間においては、フロントブラケット３で囲まれた空間に空気が存在しているため、通気を行うことができ、電磁スイッチ１内部の負圧緩和が可能である。

これに対して、フィルタ５１をスイッチキャップ１４もしくは電磁スイッチ１のケース２４に設けると、スタータ１００が冠水すれば、すぐにフィルタ５１は防水機能を発揮するため、通気性もなくなり、すぐに吸い込む空気が無いため通気されず、電磁スイッチ１が冷却されることにより発生する負圧により電磁スイッチ１内部への浸水が発生することになる。

また、実施の形態１においては、可動接点１３が設けられている位置に対して外気の浸入するフィルタ５１を設ける位置を、外部から可動接点１３を設けた空間までの通気経路を長くするように設定している。これは、気体であればフィルタ５１を通過することが可能であるため、負圧により外気を積極的に吸入する以外の定常状態においても空気の置換が行われる。したがって、可動接点１３が収容されている空間が、高温高湿雰囲気に置換された後に急冷された場合には接点氷結による通電不良の懸念があり、また腐食性ガスが浸入した場合には、接点の腐食による導通不良の懸念がある。本発明では、防水カバー５０にフィルタ５１を設けたことから、外部と可動接点１３を設けた空間との通気経路を長くしているので、可動接点１３を設けた空間の雰囲気が外部空気と置換され難くなり、接点氷結、導通不良等に対する耐性が向上することになる。

以上のように、本発明の実施の形態１のスタータ１００は、図２に示すように、電磁スイッチ１の防水カバー５０を備えている。また、電磁スイッチ１は、スイッチキャップ１４とケース２４との隙間からの浸水を防止するため、スイッチキャップ１４とケース２４の嵌合部にＯリングを設けて密封を図っている。このため、電磁スイッチ１の内部が完全密閉構造に近づいている。そこで、フロントブラケット３が取り付けられる電磁スイッチ１の端部に、防水性と通気性を持ったフィルタ５１を有する防水カバー５０を取り付けている（図２および図３参照）。このフィルタ５１を有する防水カバーによって、通気経路を長く設定すると共に、電磁スイッチ１内部の負圧緩和が行われ、冠水時には水の浸入を防止できる。

また、防水カバー５０には、フィルタ５１が設けられた領域が他の領域に連通するように、切欠き５２が設けられている。この切欠き５２は、電磁スイッチ１の内部の接点機構１０と励磁機構２０を構成する区分けされている空間を連通させて負圧の緩和を行うように構成したものである。
電磁スイッチ１のケース２４のフロントブラケット３が取り付けられる側には、通気孔２７（図２参照）が形成されており、前記フィルタ５１と連通することで防水性を保ったまま、励磁コイル２１を収容する区画とフロントブラケット３で囲まれた空間との通気を可能としている。これにより電磁スイッチ１の内部の負圧緩和を行う。さらに、フィルタ５１が防水性を有することから、電磁スイッチ１の励磁コイル２１を収容する区画への浸水を防ぐことが出来る。
以上のように構成することで冠水時においても確実に電磁スイッチ内部への浸水を防止する効果を得ることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。

１ 電磁スイッチ、２ モータ、３ フロントブラケット、
４ シフトレバー、５ ピニオンギヤ、６ オーバーランニングクラッチ、
８ プランジャフック、１０ 接点機構、１１ バッテリ端子、
１２ モータ端子、１３ 可動接点、１４ スイッチキャップ、
２０ 励磁機構、２１ 励磁コイル、２２ 固定鉄心、２３ プランジャ、
２４ ケース、３０ プランジャ構造、
５０ 防水カバー、５１ フィルタ、５２ 切欠き、５３ 隔壁、
２５ ロッド、２６ ブッシュ、２７ 通気孔、１００ スタータ

Claims (6)

1. モータ、オーバーランニングクラッチ、電磁スイッチ、および前記モータと前記オーバーランニングクラッチと前記電磁スイッチとを結合するフロントブラケットを備え、前記電磁スイッチは、励磁コイル内にプランジャを置いた励磁機構と、前記励磁機構のプランジャの動作によって前記モータへの通電を開閉する接点機構と、前記励磁機構を収容するケースと、前記ケースの開口部に設けられ前記プランジャを液密に包囲する防水カバーとを有し、前記防水カバーに通気性はあるが透水性はないフィルタを備えていることを特徴とするスタータ。
2. 前記防水カバーは、前記ケースの前記フロントブラケットと結合する側に装着され、前記防水カバーに前記フィルタを備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタータ。
3. 前記ケースの前記フロントブラケットと結合する側に、前記励磁コイルを収容する領域に通気する通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタータ。
4. 前記防水カバーの前記ケースに接する側に隔壁が設定され、前記励磁機構を含む領域への通気路として前記隔壁の一部に切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタータ。
5. 前記励磁機構と前記接点機構との間に通気手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２または４のいずれか１項に記載のスタータ。
6. 前記接点機構が前記励磁機構に密封して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスタータ。
   

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