JP6906657B1

JP6906657B1 - スタータ用電磁スイッチ装置

Info

Publication number: JP6906657B1
Application number: JP2020087108A
Authority: JP
Inventors: 展也稲谷; 拓磨小野; 亀井　光一郎; 光一郎亀井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2040-05-19
Also published as: CN113685298A; JP2021181762A

Abstract

【課題】耐トラッキング性と耐熱性とを両立できるスイッチキャップを備えたスタータ用電磁スイッチ装置を提供する。【解決手段】一対の固定接点７と、可動接点８と、一方の固定接点７ａに接続されたモータ端子７ｃと、他方の固定接点７ｂに接続されたバッテリー端子７ｄと、可動接点および一対の固定接点を内部に収容する第１スイッチキャップ２５と、モータ端子およびバッテリー端子を貫通させて固定する第２スイッチキャップ２６とを備えている。そして、第１スイッチキャップは熱硬化性樹脂で構成されており、第２スイッチキャップはポリアミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも１つの樹脂で構成されている。【選択図】図４

Description

本願は、スタータ用電磁スイッチ装置に関する。

自動車にはエンジンを始動させるためのスタータが搭載されている。スタータは、スタータのモータの動力をエンジンに伝達してエンジンを始動させる。スタータには、キースイッチのオン動作に対応してスタータのモータを始動させるためのスタータ用電磁スイッチ装置が接続されている。

スタータ用電磁スイッチ装置は、スタータのモータに接続されるモータ端子とバッテリーに接続されるバテッリー端子とを備えている。モータ端子とバテッリー端子との間には互いに離間して配置された一対の固定接点と、始動信号に基づいて一対の固定接点同士を電気的に接続する可動接点とが備えられている。スタータ用電磁スイッチ装置は、可動接点を動作させて一対の固定接点同士を電気的に接続することで、バッテリーの電力をモータに供給している。また、スタータ用電磁スイッチ装置は、可動接点および一対の固定接点を内部に収容し、かつモータ端子およびバテッリー端子を貫通させて固定したスイッチキャップが備えられている。

スイッチキャップは、電気絶縁性、機械強度、耐熱性などの観点から熱硬化性樹脂のフェノール樹脂が一般的に使用されている。バテッリー端子はバッテリーに接続されているため、常時電圧が印加されている。そのため、バッテリー端子に長時間に渡って断続的に水分などが付着すると、モータ端子とバッテリー端子との間のスイッチキャップにトラッキングが発生する場合がある。トラッキングとは、電位差のある端子間にホコリまたは水分などが溜まることで微小電流が流れはじめ、スイッチキャップ表面に炭化導電路（トラック）が生成されて端子間がショートする現象である。

スイッチキャップにおけるトラキング対策として、スイッチキャップに突起を設けて沿面距離を延伸させたスタータ用電磁スイッチ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５９−１６６３３７号公報

近年、スタータに対する小型化の要求が厳しく、スタータ用電磁スイッチ装置の設置位置の制約が多い。スタータ用電磁スイッチ装置とスタータとが近接している場合、またはスタータ用電磁スイッチ装置と車両側の他の部品とが近接している場合、従来のスタータ用電磁スイッチ装置のトラッキング対策では不十分であった。

一方、熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂は耐トラッキング性に優れていることが知られている。しかしながら、スイッチキャップをこの熱可塑性樹脂で構成した場合、固定接点および可動接点における通電動作時の発熱によって、接点を収容しているスイッチキャップの内部が変形あるいは溶融する恐れがある。通常スタータは短時間の使用であり接点の発熱は小さい。しかし、エンジンが始動しにくいなどの異常時には連続してスタータが使用される場合がある。熱可塑性樹脂で構成されたスイッチキャップにおいて、スタータが連続使用された場合、接点の発熱が大きくなりスイッチキャップが高温になって溶融変形し、最悪の場合はバッテリー端子が脱落する可能性があった。このように、従来のスタータ用電磁スイッチ装置のスイッチキャップでは、耐トラッキング性と耐熱性との両立が困難であった。

本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、耐トラッキング性と耐熱性とを両立できるスイッチキャップを備えたスタータ用電磁スイッチ装置を提供することを目的とする。

本願のスタータ用電磁スイッチ装置は、互いに離間して配置された一対の固定接点と、始動信号に基づいて一対の固定接点に接触して一対の固定接点同士を電気的に接続する可動接点と、一対の固定接点のうちの一方の固定接点に接続されたモータ端子と、一対の固定接点のうちの他方の固定接点に接続されたバッテリー端子と、可動接点および一対の固定接点を内部に収容する第１スイッチキャップと、モータ端子およびバッテリー端子を貫通させて固定する第２スイッチキャップとを備えている。そして、第１スイッチキャップは熱硬化性樹脂で構成されており、第２スイッチキャップはポリアミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも１つの樹脂で構成されている。

本願のスタータ用電磁スイッチ装置は、可動接点および一対の固定接点を内部に収容する第１スイッチキャップと、モータ端子およびバッテリー端子を貫通させて固定する第２スイッチキャップとを備えており、第１スイッチキャップは熱硬化性樹脂で構成されており、第２スイッチキャップはポリアミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも１つの樹脂で構成されているので、耐トラッキング性と耐熱性とを両立できる。

実施の形態１に係るスタータの部分断面図である。実施の形態１に係るスタータの電気回路図である。実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチ装置の外形図である。実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチ装置の断面図である。実施の形態３に係るスタータ用電磁スイッチ装置の部分断面図である。実施の形態３に係るスタータ用電磁スイッチ装置の分解図である。実施の形態３に係るスタータ用電磁スイッチ装置の外観図である。

以下、本願を実施するための実施の形態に係るスタータおよびスタータ用電磁スイッチ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスタータの部分断面図である。本実施の形態のスタータ１は、スタータ用電磁スイッチ装置２、モータ３、シフトレバー４、シャフト５およびピニオン６を備えている。スタータ１は、始動信号に応じてスタータ用電磁スイッチ装置２が動作するとシフトレバー４を駆動させる。そして、スタータ１は、シフトレバー４を介してシャフト５と連結されたピニオン６を前方に押し出してこのピニオン６とエンジンのリングギヤ（図示せず）とを噛合わせる。また、スタータ１は、スタータ用電磁スイッチ装置２を介してモータ３に電流を流してモータ３を回転させる。スタータ１は、モータ３の回転でピニオン６を回転させ、リングギヤを介してエンジンへ動力を伝達する。このようにしてスタータ１はエンジンを始動させことができる。

図２は、本実施の形態に係るスタータ１の電気回路図である。スタータ用電磁スイッチ装置２は、電磁スイッチ本体２ａと補助リレー２４とで構成されている。電磁スイッチ本体２ａは、一対の固定接点７、可動接点８、吸引コイル１２および保持コイル１３を有している。補助リレー２４は、一対の補助リレー固定接点１５、補助リレー可動接点１６および補助リレーコイル１９を有している。一対の固定接点７の一方の固定接点７ａは、モータ端子７ｃを介してモータ３に接続されている。一対の固定接点７の他方の固定接点７ｂは、バッテリー端子７ｄを介してバッテリーＢに接続されている。スタータ１は、キースイッチＳＳがオンされると制御装置ＣＡから出力される始動信号に応じて補助リレー２４を作動させる。補助リレー２４は、補助リレー可動接点１６で一対の補助リレー固定接点１５同士を電気的に接続することで電磁スイッチ本体２ａの吸引コイル１２および保持コイル１３に電力を供給する。電磁スイッチ本体２ａは、吸引コイル１２および保持コイル１３の電磁力でシフトレバー４を駆動させると共に、可動接点８を一対の固定接点７に接触させる。このようにして、スタータ１は、バッテリーＢからモータ３へ電力を供給する。
次に、スタータ用電磁スイッチ装置２の構成について詳細に説明する。

図３は、本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２の外形図である。図３の左側は正面図であり、図３の右側は側面図である。また、図４は、図３のＡ−Ａ線におけるスタータ用電磁スイッチ装置２の断面図である。図２に示したように、スタータ用電磁スイッチ装置２は、バッテリーＢからモータ３へ電力を供給するための電気回路を構成する一対の固定接点７を備えている。一方の固定接点７ａはモータ端子７ｃに接続されており、他方の固定接点７ｂはバッテリー端子７ｄに接続されている。さらに、モータ端子７ｃはモータ３に接続され、バッテリー端子７ｄはバッテリーＢに接続されている。

図４に示すように、スタータ用電磁スイッチ装置２は、固定接点７ａ、７ｂ、可動接点８、ロッド９、可動鉄心１０、固定鉄心１１、吸引コイル１２、保持コイル１３および継鉄１４を備えている。可動接点８は、固定接点７ａ、７ｂを電気的に接続することによりモータ３に電力を供給する電気回路を形成する。ロッド９は可動接点８と連結されており、可動接点８と共にロッド９の軸方向に移動することができる。可動鉄心１０は磁性体で構成されており、可動接点８を固定接点７ａ、７ｂの方へロッド９を介して移動させる。固定鉄心１１は磁性体で構成されており、スタータ用電磁スイッチ装置２の本体に固定されている。吸引コイル１２は、可動鉄心１０を固定鉄心１１側へ吸引する磁界を発生させる。保持コイル１３は、固定鉄心１１側へ吸引された可動鉄心１０を移動端に保持する磁界を発生させる。継鉄１４は磁性体で構成されており、吸引コイル１２および保持コイル１３が発生する磁界の磁気回路となる。なお、図４においては、吸引コイル１２と保持コイル１３とを個別のコイルで構成する例を示しているが、これらのコイルを単一のコイルに置き換えてもよい。

スタータ用電磁スイッチ装置２は、固定接点７ａ、７ｂと可動接点８とを内部に収容する第１スイッチキャップ２５と、モータ端子７ｃおよびバッテリー端子７ｄを貫通させて固定する第２スイッチキャップ２６とを備えている。本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２においては、第１スイッチキャップ２５は絶縁性の熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂などで構成されており、第２スイッチキャップ２６は分子構造にベンゼン環を含まない絶縁性の樹脂、例えばポリアミド樹脂および環状脂肪族型エポキシ樹脂などの樹脂で構成されている。

このように構成されたスタータ用電磁スイッチ装置２においては、スタータが連続使用されて一対の固定接点７および可動接点８が高温になっても、これらの接点を内部に収容する第１スイッチキャップ２５は、耐熱性の高い熱硬化性樹脂で構成されているので、スイッチキャップ内部が変形あるいは溶融することがない。また、このスタータ用電磁スイッチ装置２においては、モータ端子７ｃおよびバッテリー端子７ｄを貫通させて固定する第２スイッチキャップ２６は、耐トラッキング性の高い分子構造にベンゼン環を含まない樹脂で構成されているので、高い耐トラッキング性が得られる。

従来のスタータ用電磁スイッチ装置においては、熱硬化性樹脂で一体に成形され１つのスイッチキャップを用いて接点を内部に収容すると共にモータ端子およびバッテリー端子を貫通させて固定していた。これに対して本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置においては、接点を内部に収容する第１スイッチキャップ２５とモータ端子７ｃおよびバッテリー端子７ｄを貫通させて固定する第２スイッチキャップ２６とに分割している。そして、第１スイッチキャップ２５を耐熱性の高い熱硬化性樹脂で構成し、第２スイッチキャップ２６を耐トラッキング性の高い分子構造にベンゼン環を含まない樹脂で構成している。このようにスイッチキャップを構成することで、耐熱性が要求される部分には耐熱性の高い熱硬化性樹脂が配置され、耐トラッキング性が要求される部分には耐トラッキング性の高い樹脂が配置されることになる。その結果、スイッチキャップとして耐トラッキング性と耐熱性とを両立できる。

上述のように、本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置は、スイッチキャップが可動接点および一対の固定接点を内部に収容する第１スイッチキャップと、モータ端子およびバッテリー端子を貫通させて固定する第２スイッチキャップとを備えている。そして、第１スイッチキャップは熱硬化性樹脂で構成されており、第２スイッチキャップは分子構造にベンゼン環を含まない樹脂で構成されているので、耐トラッキング性と耐熱性とを両立できる。

なお、第２スイッチキャップ２６に用いられる樹脂は、熱硬化性樹脂に比べてクリープ性が大きい場合がある。本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置においては、図４に示すように、第２スイッチキャップ２６に貫通孔を有する金属ブッシュ３０ａおよび３０ｂが一体で成形されていてもよい。金属ブッシュ３０ａの貫通孔にはモータ端子７ｃが挿入されている。モータ端子７ｃは、締結部材３１ａで締め付けられて金属ブッシュ３０ａに固定される。同様に、金属ブッシュ３０ｂの貫通孔にはバッテリー端子７ｄが挿入されている。バッテリー端子７ｄは、締結部材３１ｂで締め付けられて金属ブッシュ３０ｂに固定される。

このように、第２スイッチキャップ２６に一体成型された金属ブッシュ３０ａおよび金属ブッシュ３０ｂにモータ端子７ｃおよびバッテリー端子７ｄをそれぞれ固定することで第２スイッチキャップ２６の耐クリープ性を向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１のスタータ用電磁スイッチ装置においては、第２スイッチキャップ２６が分子構造にベンゼン環を含まない樹脂、例えば熱可塑性樹脂のポリアミド樹脂などで構成されていた。実施の形態２のスタータ用電磁スイッチ装置においては、第２スイッチキャップ２６が分子構造の主鎖中に炭素以外の元素を含む絶縁性の樹脂、例えばポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、芳香族ポリイミド樹脂およびポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）などで構成されている。ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂は主鎖に酸素を含んでいる。アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂および芳香族ポリイミド樹脂は主鎖に窒素を含んでいる。ＰＰＳ樹脂は主鎖に硫黄を含んでいる。それ以外に関する本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置の構成は、実施の形態１のスタータ用電磁スイッチ装置と同様である。

分子構造の主鎖中に酸素、窒素、硫黄などの炭素以外の元素を含む樹脂は、耐トラッキング性が高い。このように構成されたスタータ用電磁スイッチ装置は、実施の形態１と同様に、耐トラッキング性と耐熱性との両立ができる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係るスタータ用電磁スイッチ装置の部分断面図である。本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２の外形は、実施の形態１のスタータ用電磁スイッチ装置の外形と同じである。したがって、図５に示す部分断面図は、図３に示す実施の形態１のスタータ用電磁スイッチ装置のＢ−Ｂ線における部分断面図に相当する。

本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２においては、補助リレー２４が第１スイッチキャップ２５と第２スイッチキャップ２６とで挟み込まれた位置に内蔵されている。なお、本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２の第１スイッチキャップ２５および第２スイッチキャップ２６の素材は、実施の形態１または実施の形態２で示した素材と同じである。また、本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２の電気回路の構成は、実施の形態１の図２に示した電気回路の構成と同じである。

図５に示すように、補助リレー２４は、一対の補助リレー固定接点１５、補助リレー可動接点１６、補助リレー可動鉄心１７、補助リレー固定鉄心１８、補助リレーコイル１９、補助リレー継鉄２０、補助リレーロッド２１、補助リレーリターンバネ２２および補助リレーポイントバネ２３を備えている。補助リレー可動接点１６は、一対の補助リレー固定接点１５同士を電気的に接続することで電磁スイッチ本体２ａの吸引コイル１２および保持コイル１３に電力を供給する電気回路を構成する。補助リレー可動鉄心１７は磁性体で構成されており、補助リレー可動接点１６を一対の補助リレー固定接点１５の方向に移動させる。補助リレー固定鉄心１８は磁性体で構成されており、補助リレー可動鉄心１７に対し吸引力を作用させる。補助リレーコイル１９は、補助リレー固定鉄心１８の補助リレー可動鉄心１７に対する吸引力のもととなる起磁力を発生させる。補助リレー継鉄２０は、補助リレーコイル１９の通電による励磁により磁気回路を形成する。補助リレーロッド２１は、補助リレー可動接点１６に連結されている。ここで、補助リレーコイル１９に通電されず補助リレー可動鉄心１７に対して吸引力が発生していない時を非励磁状態と称し、補助リレーコイル１９に通電されて補助リレー可動鉄心１７に対して吸引力が発生している時を励磁状態と称する。補助リレーリターンバネ２２は、非励磁状態において補助リレー可動鉄心１７および補助リレーロッド２１を介して補助リレー可動接点１６を補助リレー固定接点１５と離れた位置に保持する。補助リレーポイントバネ２３は、励磁状態において補助リレー可動接点１６を補助リレー固定接点１５に接触させた位置に保持する。

図６は本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２の分解図であり、図７は本実施の形態のスタータ用電磁スイッチ装置２の外観図である。図６に示すように、第１スイッチキャップ２５には補助リレー収納室２７が形成されており、その中に補助リレー２４が収納されている。補助リレー収納室２７は、一対の固定接点７および可動接点８が収納される接点室２８とは隔壁で分離されている。

第１スイッチキャップ２５の補助リレー収納室２７のある端面と第２スイッチキャップ２６の端面とは向かい合うように配置され、２つの端面の間には弾性材料で構成されたパッキン２９が配置されている。第１スイッチキャップ２５と第２スイッチキャップ２６とは、図７に示すように、モータ端子７ｃおよびバッテリー端子７ｄを締結部材３１ａ、３１ｂで締め付けることでパッキン２９を圧縮して固定される。

このように構成されたスタータ用電磁スイッチ装置は、実施の形態１および２と同様に、耐トラッキング性と耐熱性との両立ができる。さらに、このスタータ用電磁スイッチ装置は、補助リレーを第１スイッチキャップと第２スイッチキャップで挟み込み、補助リレーを内蔵することができるので、優れたレイアウト性が得られる。

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

Ｂバッテリー、ＳＳキースイッチ、ＣＡ制御装置、１スタータ、２スタータ用電磁スイッチ装置、２ａ電磁スイッチ本体、３モータ、４シフトレバー、５シャフト、６ピニオン、７一対の固定接点、７ａ、７ｂ固定接点、７ｃモータ端子、７ｄバッテリー端子、８可動接点、９ロッド、１０可動鉄心、１１固定鉄心、１２吸引コイル、１３保持コイル、１４継鉄、１５補助リレー固定接点、１６補助リレー可動接点、１７補助リレー可動鉄心、１８補助リレー固定鉄心、１９補助リレーコイル、２０補助リレー継鉄、２１補助リレーロッド、２２補助リレーリターンバネ、２３補助リレーポイントバネ、２４補助リレー、２５第１スイッチキャップ、２６第２スイッチキャップ、２７補助リレー収納室、２８接点室、２９パッキン、３０ａ、３０ｂ金属ブッシュ、３１ａ、３１ｂ締結部材

Claims

互いに離間して配置された一対の固定接点と、
始動信号に基づいて一対の前記固定接点に接触して一対の前記固定接点同士を電気的に接続する可動接点と、
一対の前記固定接点のうちの一方の前記固定接点に接続されたモータ端子と、
一対の前記固定接点のうちの他方の前記固定接点に接続されたバッテリー端子と、
前記可動接点および一対の前記固定接点を内部に収容する第１スイッチキャップと、
前記モータ端子および前記バッテリー端子を貫通させて固定する第２スイッチキャップとを備えたスタータ用電磁スイッチ装置であって、
前記第１スイッチキャップは熱硬化性樹脂で構成されており、前記第２スイッチキャップはポリアミド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも１つの樹脂で構成されていることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。
前記第２スイッチキャップは、前記モータ端子および前記バッテリー端子が貫通する金属ブッシュを備えていることを特徴とする請求項１に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。
前記始動信号に基づいて前記可動接点を作動させる補助リレーをさらに備え、前記補助リレーは、前記第１スイッチキャップと前記第２スイッチキャップとで挟み込まれた位置に形成された補助リレー収納室に収納されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタータ用電磁スイッチ装置。