JP6599429B2 - ストッパを有する制御ロッドを備えた電磁電力接触器 - Google Patents

Description

本発明は、ストッパを有する制御ロッドを備えた電磁電力接触器に関する。

本発明は、特に自動車用の電源回路、特に内燃機関の始動器の電気モータのための電磁接触器の分野において特に有利な有用性を有している。

特に、本発明は、自動車で使用される、熱機関の自動停止及び再始動の機能（いわゆる停止・発進機能）を有する始動器に関する。

公知のように、接触器は２つの役割を有している。１つ目は、始動器のピニオンを支持している発射装置を枢動レバーにより移動させて、これによりピニオンを始動すべき熱機関のリングに係合させることである。２つ目は、始動器の電気モータに給電してピニオンを回転可能とすることである。

この目的のために、図１に示すように、接触器１は、固定コア２と、可動コア３と、絶縁環状支持体９に取り付けられた一組のコイル６ａ、６ｂが設けられた金属ハウジング５と、を有している。

可動コア３の端部は、枢動レバー１０に連結されている。可動コア３の他端部は、制御ロッド１３の後端部が摺動可能に配置された固定コア２の中央ボア１６内を押されることにより制御ロッド１３の後端部に作用するように設計されている。

制御ロッド１３は、当該制御ロッド１３上を摺動可能に配置された接触プレート１７を支持している。接触プレート１７は、電源回路の２つの電気端子１８、１９と協働してそれらの間に電気的接点を確立し得るように、横手方向に延在している。

制御ロッド１３は、ショルダ部１３１と接触プレート１７との間に設けられた圧縮バネ２１を支持している。また、接触器１は、カバー２５と制御ロッド１３のストッパ１３２との間に設けられた戻しバネ２２も備えている。

可動コア３は、休止位置として理解される位置と、磁化位置として理解される位置との間で可動となっている。休止位置において、可動コア３は固定コア２から離間した位置にある。磁化位置において、可動コア３は固定コア２に接触して更に一組のコイル６ａ、６ｂを作動させる。これにより可動コア３を固定コア２に向かって引き付ける磁場が生成される。

また、可動コア３によって移動する制御ロッド１３は、休止位置と給電位置との間で可動となっている。給電位置において、可動コア３が磁化位置にある場合に接触プレート１７が電気端子１８、１９との接触を確立する。

始動機が頻繁に使用される停止・発進タイプに利用される接触器１の寿命を向上させるように、文書ＦＲ２９９４５０４号は、ショルダ部１３１を備えた制御ロッド１３が設けられた接触器１の使用を教示している。ショルダ部１３１は、ロッド１３が休止位置にあるときに固定コア２に当接する。このようにして、他のタイプの装置と同様に、接触プレート１７ではなくロッド１３において応力が分散される。

このタイプの構成の問題点は、ショルダ部１３１が可動コア３の移動により生じた空気流を遮断してしまうことであり、これにより、休止位置から磁化位置へのコア３の移動速度が低下する。図２は、接触プレート１７の端子１８、１９に対する接触が確立された時点において、行程の終端近くの可動コア３の速度がおよそ０．８ｍ／ｓ（ポイントＯ１参照）であることを示している。しかしながら、このような速度は、低温時に電気端子１８、１９に形成され得る氷を砕くには十分でない。

本発明の目的は、特に内燃機関の始動器の電気モータのための電磁電力接触器であって、
−第１磁性コアと、
−前記第１磁性コアに対して可動である第２磁性コアであって、休止位置と、前記第２磁性コアが前記第１磁性コアに接触している磁化位置との間で可動ある、第２磁性コアと、
−休止位置と給電位置との間で可動である制御ロッドと、
−前記制御ロッドに取り付けられた接触プレートであって、前記制御ロッドが前記給電位置にあるときに電気端子との接触を確立可能である、接触プレートと、を備え、
前記制御ロッドは、ショルダ部を備え、
前記ショルダ部は、前記休止位置において、前記第１磁性コアと接触する面を含み、
前記第１磁性コアと前記休止位置にある前記制御ロッドは、前記第１磁性コアと前記第２磁性コアとの間に延在する第１チャンバと、前記接触プレートが位置する第２チャンバとを分離し、
前記電磁電力接触器は、
−前記第１チャンバと前記第２チャンバとの間に形成された少なくとも１つの開口を更に備え、
前記開口は、前記第２磁性コアが前記休止位置から前記磁化位置に移動するときに、前記第１チャンバから前記第２チャンバへの空気の移動を可能にしている、接触器、
を提案することにより、このようなデメリットを効果的に排除することである。

このようなタイプの開口を形成することにより、可動コア、ひいては接触プレートの移動速度を上昇させることが可能となり、これは低温時に端子に形成され得る氷を砕く場合に有利である。

一実施形態によれば、前記開口は、前記制御ロッドが休止位置にあるときに、前記第１磁性コアと前記ショルダ部の前記面との間にある接触領域に形成されている。

一実施形態によれば、少なくとも１つの通気口が前記ショルダ部の前記面に形成されている。

一実施形態によれば、２つの通気口が前記ショルダ部の前記面に形成されている。

一実施形態によれば、３つの通気口が前記ショルダ部の前記面に形成されている。

一実施形態によれば、前記開口は、前記第１チャンバに位置する前記制御ロッドの径方向面に形成された給気口を有している。

一実施形態によれば、前記開口は、前記第２チャンバに位置する前記制御ロッドの径方向面に形成された排気口を有している。

一実施形態によれば、前記開口は、前記制御ロッドの外縁部に形成された排気口を有している。

一実施形態によれば、前記開口は、前記第１磁性コアに形成されている。

一実施形態によれば、前記開口は、前記第２磁性コアの速度が０．９ｍ／ｓから１．１ｍ／ｓの間に含まれるような寸法を有している。

一実施形態によれば、前記電気端子は前記接触プレートに対する接触面を有しており、これらの面にはピンが設けられている。

一実施形態によれば、前記接触プレートは、前記ショルダ部とストッパとの間に配置された圧縮バネによって、前記ストッパに接触して支持され続ける。

一実施形態によれば、前記ストッパは、前記制御ロッドに係止され得る爪によって軸方向に固定されたワッシャにより構成されている。

一実施形態によれば、前記ストッパは、前記制御ロッドと一体のカラー部と、前記制御ロッドの一部を受容する径方向ノッチを有するとともに前記制御ロッドの前記ショルダ部に当接する追加閉鎖クリップとにより構成されている。

一実施形態によれば、カバーと前記ストッパとの間に戻しバネが配設されており、前記接触プレートに対する前記圧縮バネの力は、アクティブ位置にある前記制御ロッドに対する前記戻しバネの力より少なくとも２０ニュートン大きい。このため、接触器の起動中のプレートの逆戻り（リバウンド）が制限される。

本発明は、以下の説明を読み且つこれに添付された図面を精査することでより良く理解されるであろう。これらの図面は純粋に例示のみを目的とするものであり、本発明を制限するものではない。

従来技術による休止状態の電磁接触器の長手方向断面図。 図１の接触器が休止状態から起動状態へ移行する間の、接触器の種々のパラメータの継時変化を示す図。 本発明による休止状態にある電磁接触器の長手方向断面図。 図３の接触器が有する制御ロッド及び関連する要素の斜視図。 図３の接触器の有する制御ロッドの他の実施形態の斜視図。 図３の接触器の有する制御ロッドの他の実施形態の前方からの図。 空気の通流のための通気口を有する制御ロッドのみの斜視図。 ２つの通気口を有する図６の制御ロッドの正面図。 ３つの通気口を有する図６の制御ロッドの正面図。 図３の接触器が休止状態から起動状態へ移行する間の、接触器の種々のパラメータの継時変化を示す図。 本発明による接触器の第１チャンバと第２チャンバとの間の空気の通流を可能にする開口の断面に応じた可動コアの速度変化を示す図。

以下の説明において、「後」及び「前」という相対的な用語は、図３の左から右への配向に対応しており、部品の後部は左側に配置されているとともに部品の前部は右側に配置されている。

図３は、図１の接触器に代わって所定位置に配置された接触器１を示す。この接触器１は、例えば、内燃機関の始動器の電気モータの動作を制御するために使用される。接触器１は、固定コア２と、可動コア３と、金属ハウジング５と、を有している。固定コア２と可動コア３の双方は強磁性材料からなる。金属ハウジング５内には、絶縁環状支持体９に取り付けられた一組のコイル６ａ、６ｂが配設されている。

可動コア３は、図３に示す、可動コア３が固定コア２から離間した位置にある休止位置と、可動コア３が固定コア２に接触する磁化位置との間で移動可能とされている。

この目的のために、一組のコイル６ａ、６ｂは、プル・インコイル（pull-in coil）６ａ及び接触コイル（contact coil）６ｂを備えている。２つのコイル６ａ、６ｂは、可動コア３をその休止位置からその磁化位置へ移動するために給電されるが、その後の磁化位置におけるコア３の保持は、一組のコイルの消費を制限するためにコイル６ｂのみにより確保される。

可動コア３の後端部は、連結ロッド１１を介して枢動レバー１０（部分的に図示）に連結されている。枢動レバー１０は、可動コア３がその磁化位置へと移動すると、始動器のピニオン発射装置（図示せず）を駆動して、始動すべき熱機関の始動器リングへと移動させる。歯対歯（ｔｏｏｔｈ−ａｇａｉｎｓｔ−ｔｏｏｔｈ）バネ１２が、始動器リングにおいて発射装置（図示せず）のピニオンが非直接貫通状態（non-direct penetration）である場合に圧縮されている。連結ロッド１１とバネ１２は、電気的絶縁材料からなるキャビティの内部に取り付けられている。このキャビティは、ワッシャ１４により構成される可動コア３の前端部により閉鎖される。

また、可動コア３が磁化位置へ移動すると、制御ロッド１３は休止位置と給電位置との間においてハウジング５に対して並進移動する。この目的のために、可動コア３の前端部は、内部にロッド１３が摺動自在に取り付けられた固定コア２の中央ボア１６内に制御ロッド１３の後端部を貫通させることにより、制御ロッド１３に作用する。

この制御ロッド１３は、ショルダ部１３１と、制御ロッド１３と並進的に一体化されたストッパ１３２と、を有している。接触プレート１７が制御ロッド１３に取り付けられている。制御ロッド１３の給電位置への移行により、接触プレート１７は電気端子１８、１９に接触し、電気モータ（図示せず）が給電されてピニオンが回転する。

したがって、導電材料から形成された接触プレート１７は、制御ロッド１３に対して、制御ロッド１３が休止位置にある初期位置と、制御ロッドがアクティブ位置にある最終位置との間で可動となっている。初期位置においては、接触プレート１７はストッパ１３２に接触して支持されており、最終位置においては、電気端子１８、１９との接触によってストッパ１３２と接触プレート１７との間に空間が形成されている。

２つの端子１８、１９は電気的絶縁材料から形成されたカバー２５により固定され且つ支持されている。カバー２５は、ハウジング５の前部に圧接（crimping）により固定されている。例えば上述の文書ＦＲ２９９４５０４号に記載されるように、一方の端子１８はバッテリの正極に連結されるように設計されているのに対し、他方の端子１９は始動器の電気モータに連結されるように設計されている。好適には、電気端子１８、１９は、接触プレート１７に対する接触面を有している。これらの接触面には、低温時に端子に形成され得る氷を砕きやすくするように、ピン２８が設けられている。

制御ロッド１３に取り付けられた圧縮バネ２１は、接触プレート１７が電気端子１８、１９に接触していないときに接触プレート１７がストッパ１３２に支持された状態を維持するように、且つ接触プレート１７が電気端子１８、１９に接触しているときには圧縮されるように、設計されている。この目的のために、予め応力を与えられた圧縮バネ２１が、ショルダ部１３１と接触プレート１７との間に設けられている。

また、戻しバネ２２は、コイル６ａ、６ｂが給電されなくなったときに制御ロッド１３が休止位置へ戻ることを容易にするように設計されている。この目的のために、戻りバネ２２は、カバー２５とストッパ１３２との間に設けられている。これは、ロッド１３の前部が部分的にバネ２２の内部に配置された態様で、ロッド１３及び接触プレート１７を戻すためである。

バネ２１、２２は、円筒形状の螺旋バネである。戻しバネ２２は、圧縮バネ２１の剛性よりも低い剛性を有している。好適には、接触器１の起動中にプレート１７の逆戻り（リバウンド）を制限するように、最終位置にある接触プレート１７に対する圧縮バネ２１の力は、アクティブ位置にある制御ロッド１３に対する戻しバネ２２の力より少なくとも２０ニュートン大きい。

図３及び４に示す実施形態において、制御ロッド１３のストッパ１３２は、ロッド１３のプラスチック材料に係止された爪によって軸方向に固定されたワッシャ３０により構成されている。変形例として、図５ａ、５ｂ及び６に示すように、ストッパ１３２は、制御ロッド１３と一体のカラー部（collar）３１により構成されている。本実施形態において、追加閉鎖クリップ３２が使用されている。追加閉鎖クリップ３２の、径方向における幅は、圧縮バネ２１の外径より大きいか又はこれに等しい。この閉鎖クリップ３２は、制御ロッド１３の一部を受容する径方向ノッチ３３を有するとともに、ロッド１３のショルダ部１３１に当接している。圧縮バネ２１は、このようにして、閉鎖クリップ３２と、カラー部３１に当接する接触プレート１７との間で圧縮配置されている。

接触プレート１７との短絡を回避するように、ロッド１３やショルダ部１３１、そして妥当であればロッド１３と一体のカラー部３１は、電気的絶縁性プラスチック材料からなる。したがって、ロッド１３は、例えば、選択的にファイバーにより補強された絶縁プラスチック材料から形成される。例えば、ロッドはＰＡ６−６から構成されて成形により得られる。変形例として、ロッド１３はセラミックから構成されて例えば焼結により得られる。

制御ロッド１３が休止位置にあるとき、ショルダ部１３１は、図３に示される接触領域３６において固定コア２に接触している面を備えている。この接触領域３６は、本例において円錐台形状を有しており、制御ロッド１３がその休止位置に戻る際に制御ロッド１３が受ける力を最適な態様で分散させることを可能にしている。ロッド１３の構成は、制御ロッド１３が休止位置にある場合に、およそ１ミリメートルの間隙が接触プレート１７と固定コア２との間に存在するようなものとなっている。

休止位置において、固定コア２と制御ロッド１３は、第１チャンバ３７と第２チャンバ３８とを分離している。第１チャンバ３７は、可動コア３と固定コア２との間に延在するとともに、絶縁環状支持体９の内縁により画成されている。カバー２５と固定コア２との間に延在する第２チャンバ３８は、端子１８、１９と接触プレート１７のための接触チャンバに相当する。

本発明によれば、可動コア３が休止位置から磁化位置へと移動するときに第１チャンバ３７から第２チャンバ３８への空気の移動を許容するように、第１チャンバ３７と第２チャンバ３８との間に開口が形成されている。

つまり、図３、４、６、７ａ及び７ｂの実施形態において、少なくとも１つの通気口４０が、ロッド１３が休止位置にある場合に固定コア２に接触するショルダ部１３１の面に形成されている。より具体的には、図６及び７ａの実施形態において、２つの直径方向に対向する通気口４０がショルダ部１３１に形成されている。図７ｂの実施形態において、互いに一定の角度を以て離間している３つの通気口がショルダ部１３１に形成されている。

図３に示すように、第１チャンバ３７から得られた空気は、矢印Ｆ１に従ってロッド１３に沿って、固定コア２のボア１６を画成している壁と制御ロッド１３との間を通過できる。これは、これら２つの要素間に構造的に存在する間隙があるためであり、こうして空気は通気口４０を通過して第２チャンバ３８に到達する。

変形例として、通気口４０は、制御ロッド１３のショルダ部１３１に接触する固定コア２の一部において、接触領域３６に形成され得る。

図５ａ及び５ｂの実施形態において、制御ロッド１３の一側から他側に軸方向に通過する開口４１が形成されている。第１チャンバ３７に位置する制御ロッド１３の径方向面に吸気口４２が形成されているとともに、第２チャンバ３８に位置する制御ロッド１３の径方向面に排気口４３が形成されている。こうして、空気が吸入口４２を経由して第１チャンバ３７を出るとともに排気口４３を経由して第２チャンバ３８に至るようにして、空気がロッド１３を通過可能となっている。

或いは、図５ｂにおいて破線で示されるように、開口４１は、第２チャンバ３８に位置して制御ロッド１３の周縁部に開口する排気口４３’を有している。このため、開口４１は、軸方向部分と、ダクト形状の径方向部分であってロッド１３の外縁部と開口の軸方向部分との間に延在する径方向部分とを備えている。

変形例として、図３に示すように、第１チャンバ３７と第２チャンバ３８を連通するように、固定コア２内に破線で示される貫通口４４が形成される。

上述のように、作動において、一組のコイル６ａ、６ｂへの給電により、給電位置への制御ロッド１３の移動が実施され、これにより接触プレート１７が電気端子１８、１９に接触する。このとき、圧縮バネ２１と戻しバネ２２との間に剛性差があるために、圧縮バネ２１は、制御ロッド１３に対して戻しバネ２２が及ぼす力よりも少なくとも２０ニュートン大きい力を接触プレート１７に加える。戻しバネ２２の力よりも大きい圧縮バネ２１の力により、接触プレート１７の最終位置において、すなわち電気端子１８、１９に接触したときの、接触プレート１７とストッパ１３２との間に形成される間隙が制限される。こうして、制御ロッド１３のアクティブ位置への移動中に接触プレート１７が受けるリバウンドは減少し、接触ミスなく電気モータの給電がなされる（図８のクロス記号により示される始動器（Ｉ＿始動器）を通過する強度カーブを参照）。

また、空気が第１チャンバ３７から第２チャンバ３８に移動可能であるという事実により、プレート１７の移動速度を上昇させることが可能となり、これは低温時に端子１８、１９に形成され得る氷を砕く場合に有利である。この場合、プレート１７が最終位置に到達して端子１８、１９に接触したときの（ポイントＯ２参照）可動コア３の速度は、およそ０．９ｍ／ｓである。図９に示すように、可動コア３ひいてはプレート１７の移動速度を、開口の通過断面に応じて適合させることができる。好適には、開口４０、４１、４４は、可動コア３の速度が０．９ｍ／ｓから１．１ｍ／ｓの間に含まれるように形成される。

また、コイル６ａ、６ｂに給電されなくなると、可動コア３は固定コア２に引き付けられなくなるため、可動コア３は休止位置へと戻る。戻しバネ２２により、接触プレート１７は電気端子１８、１９からの接続を断たれ、これにより、制御ロッド１３は休止位置へ戻ることが可能となる。次いで、ショルダ部１３１は、固定コア２との接触状態に戻る。

また、圧縮バネ２１は展開され、これにより接触プレート１７はその最終位置からその初期位置へと移動する。初期位置において、接触プレート１７は再びストッパ１３２に接触して支持される。

或いは、固定コア２を、始動器のハウジング５に対して少なくとも部分的に可動である、流れ閉鎖用のコアに交換する。

本発明は、内燃機関の従来の始動器の電気モータのためのあらゆるタイプの接触器１に適用される。したがって、接触器１を、文書ＦＲ２７９５８８４号のように、始動器の電気モータに埋設することができる。変形例として、文書ＦＲ２８４３４２７号のように、接触器１はオフセットされて、例えば始動器の電気モータの後部において横方向に埋設される。

始動器リング内の発射装置のピニオンが非直接貫通状態の場合に圧縮される歯対歯バネは、図３に示すように接触器１内か、又は、文書ＥＰ０９６０２７６号の図１のように接触器１の外部において発射装置と作動レバーとの間のいずれかに埋設される。

変形例として、文書ＦＲ２７９５８８４号のように、接触器１は、単独のコイルのみを備えている。

変形例として、レバーを起動するための特殊電気モータが設けられ、これにより、レバーに対する連結手段がなくなるため可動コア３が単純化される。

上述の説明は純粋に例示として示されたものであって、本発明の範囲を制限するものではなく、あらゆる他の等価物による実施の詳細は本発明の範囲を超えるものではないということに留意されたい。

Claims (10)

1. 特に内燃機関の始動器の電気モータのための電磁電力接触器（１）であって、
   −第１磁性コア（２）と、
   −前記第１磁性コア（２）に対して可動である第２磁性コア（３）であって、休止位置と、前記第２磁性コア（３）が前記第１磁性コア（２）に接触している磁化位置との間で可動ある、第２磁性コア（３）と、
   −休止位置と給電位置との間で可動である制御ロッド（１３）と、
   −前記制御ロッド（１３）に取り付けられた接触プレート（１７）であって、前記制御ロッド（１３）が前記給電位置にあるときに電気端子（１８、１９）との接触を確立可能である、接触プレート（１７）と、を備え、
   前記制御ロッド（１３）は、ショルダ部（１３１）を備え、
   前記ショルダ部（１３１）は、前記休止位置において、前記第１磁性コア（２）と接触する面を含み、
   前記第１磁性コア（２）と前記休止位置にある前記制御ロッド（１３）は、前記第１磁性コア（２）と前記第２磁性コア（３）との間に延在する第１チャンバ（３７）と、前記接触プレート（１７）が位置する第２チャンバ（３８）とを分離し、
   前記電磁電力接触器（１）は、
   −前記第１チャンバ（３７）と前記第２チャンバ（３８）との間に形成された少なくとも１つの開口（４０、４１、４４）を更に備え、
   前記開口は、前記制御ロッド（１３）が休止位置にあるときに、前記第１磁性コア（２）と前記ショルダ部（１３１）の前記面との間にある接触領域（３６）に形成されており、
   前記開口（４０、４１、４４）は、前記第２磁性コア（３）が前記休止位置から前記磁化位置に移動するときに、前記第１チャンバ（３７）から前記第２チャンバ（３８）への空気の移動を可能にしている、
   接触器。
2. 少なくとも１つの通気口（４０）が前記ショルダ部（１３１）の前記面に形成されている、
   請求項１に記載の接触器。
3. ２つの通気口（４０）が前記ショルダ部（１３１）の前記面に形成されている、
   請求項２に記載の接触器。
4. ３つの通気口（４０）が前記ショルダ部（１３１）の前記面に形成されている、
   請求項２に記載の接触器。
5. 前記開口（４０、４１、４４）は、前記第２磁性コア（３）の速度が０．９ｍ／ｓから１．１ｍ／ｓの間に含まれるような寸法を有している、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の接触器。
6. 前記電気端子（１８、１９）は前記接触プレート（１７）に対する接触面を有しており、これらの面にはピン（２８）が設けられている、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の接触器。
7. 前記接触プレート（１７）は、前記ショルダ部（１３１）とストッパ（１３２）との間に配置された圧縮バネ（２１）によって、前記ストッパ（１３２）に接触して支持され続ける、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の接触器。
8. 前記ストッパ（１３２）は、前記制御ロッド（１３）に係止され得る爪によって軸方向に固定されたワッシャ（３０）により構成されている、
   請求項７に記載の接触器。
9. 前記ストッパ（１３２）は、前記制御ロッド（１３）と一体のカラー部（３１）と、前記制御ロッド（１３）の一部を受容する径方向ノッチ（３３）を有するとともに前記制御ロッド（１３）の前記ショルダ部（１３１）に当接する追加閉鎖クリップ（３２）とにより構成されている、
   請求項８に記載の接触器。
10. カバー（２５）と前記ストッパ（１３２）との間に戻しバネ（２２）が配設されており、前記接触プレート（１７）に対する前記圧縮バネ（２１）の力は、アクティブ位置にある前記制御ロッド（１３）に対する前記戻しバネ（２２）の力より少なくとも２０ニュートン大きい、
    請求項７乃至９のいずれか一項に記載の接触器。