JP6972240B1

JP6972240B1 - スタータ用電磁スイッチ

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Publication number: JP6972240B1
Application number: JP2020109268A
Authority: JP
Inventors: 靖之山根
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2040-06-25
Also published as: JP2022006789A; DE102021204287A1; DE102021204287B4; CN113851353A

Abstract

【課題】被水してもバッテリ側端子とアース部との間にリーク回路が形成されることにより生じる不具合を防止することができるスタータ用電磁スイッチを提供することを目的としている。【解決手段】スタータ用電磁スイッチにおいては、スイッチキャップ７の外表面に軸心の方向に突出して形成された隔壁７０が、バッテリ側端子８と、モータ側端子１１及びモータ側端子口出し部１８及び電磁コイル側端子口出し部１７との間に配置されるとともに、壁面の両端部７０ａ，７０ｂが、スイッチキャップ７の径方向に縁部まで延伸されており、隔壁の壁面効果によるバッテリ側端子と他の端子との沿面距離を確保することができ、スイッチキャップ７の露出された端子部分が被水しても、バッテリ側端子との間でリーク回路が形成されることを抑止することができる。【選択図】図２

Description

本願は、スタータ用電磁スイッチに関するものである。

一般にエンジンを始動するスタータは、回転力を発生するスタータモータと、このスタータモータの回転子の回転を減速して出力する遊星歯車を用いた減速装置と、この遊星減速装置の出力軸に設けられたオーバーランニングクラッチと、オーバーランニングクラッチと一体に出力軸上を摺動可能に設けられたピニオンと、オーバーランニングクラッチ及びピニオンを出力軸上で軸方向に摺動させるシフトレバーとを備えている。

またスタータには、スタータ用電磁スイッチが一体に設けられている。このスタータ用電磁スイッチは、車両のキースイッチのオン時に付勢される電磁コイルと、この電磁コイルの付勢時にその電磁力により駆動されて移動しシフトレバーを介してオーバーランニングクラッチ及びピニオンをエンジンのリングギヤ側へ移動させるプランジャと、バッテリとスタータモータとにそれぞれ接続され互いに離間した一対の固定接点と、プランジャの移動により駆動されて一対の固定接点に接触してこの一対の固定接点間を閉じる可動接点とを備えている。

一対の固定接点と可動接点とは、絶縁物製のスイッチキャップの内部に収納されている。一対の固定接点は、スイッチキャップをその内側から外側に貫通したバッテリ側端子と、同じくスイッチキャップをその内側から外側に貫通したモータ側端子とに、それぞれ接続されている。スイッチキャップは、その軸方向の閉塞端の外面にバッテリ側端子とモータ側端子との間に配置される隔壁を備えており、この隔壁によりバッテリ側端子とモータ側端子との間の沿面距離を確保するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

従来のスタータ用電磁スイッチにおいては、バッテリ側端子８及びモータ側端子１１は、円筒状に形成されたスイッチキャップ７の軸方向の一端部である閉塞部をそれぞれ貫通してスイッチキャップ７に固定されている。バッテリケーブル１０に接続されたバッテリターミナル９及びモータリード線１４に接続されたモータターミナル１３は、スイッチキャップ７の外側においてバッテリ側端子８及びモータ側端子１１にそれぞれ接続されている。また、バッテリ側固定接点８ａ及びモータ側固定接点１１ａは、スイッチキャップ７の内部においてバッテリ側端子８の端部及びモータ側端子１１の端部にそれぞれ固着され電気的に接続されている。

ここで、スイッチキャップ７の閉塞端の外表面に形成された隔壁７０は、バッテリ側端子８とモータ側端子１１との間に位置しており、バッテリ側端子８とモータ側端子１１との間の沿面距離を確保している。

特開２０１０−１０１２４１号公報

しかしながら、特許文献１による従来のスタータ用電磁スイッチでは、スイッチキャップ７の隔壁７０がバッテリ側端子８とモータ側端子１１の間のみに配置され、電磁コイル側端子口出し部１７及びモータ側端子口出し部１８とは、バッテリ側端子８との間に隔壁がないため、長期間断続的に被水するといった過酷な環境下の場合には、バッテリ側端子８とそれぞれの電磁コイル口出し部との間でリーク回路が形成され易いという課題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、被水してもバッテリ側端子とアース部との間にリーク回路が形成されることにより生じる不具合を防止することができるスタータ用電磁スイッチを提供することを目的とするものである。

本願に開示されるスタータ用電磁スイッチは、キースイッチのオン動作により付勢される電磁コイルと、前記電磁コイルにより駆動されて所定方向に移動するプランジャと、互いに離間して配置された一対の固定接点と、前記プランジャの移動に基づいて移動し前記一対の固定接点間を閉じる可動接点と、前記一対の固定接点と前記可動接点とを内部に収容するスイッチキャップと、前記一対の固定接点のうちの一方に接続され前記スイッチキャップの外側に配置されたバッテリ側端子と、前記一対の固定接点のうちの他方に接続され前記スイッチキャップの外側に配置されたモータ側端子及び前記モータ側端子と接続されるモータ側端子口出し部と、前記電磁コイルに接続され前記スイッチキャップの外側に配置された電磁コイル側端子及び前記電磁コイル側端子と接続される電磁コイル側端子口出し部と、前記スイッチキャップの外表面に前記バッテリ側端子と、前記モータ側端子及び前記モータ側端子口出し部及び電磁コイル側端子及び前記電磁コイル側端子口出し部との間に突出されるとともに、前記スイッチキャップの径方向に縁部まで延伸され、中央部の横幅が端部の横幅よりも広く設定された隔壁と、を備えたことを特徴とするものである。

本願に開示されるスタータ用電磁スイッチによれば、スイッチキャップの外表面にバッテリ側端子とモータ側端子及び電磁コイル側端子口出し部との間に突出されるとともに、スイッチキャップの径方向に縁部まで延伸された隔壁が備えられているので、被水しても隔壁により、バッテリ側端子とモータ側端子との間にリーク回路が形成されることによるスタータの誤動作を始めとする不具合を防止することができるという効果がある。

実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチを搭載したスタータの構成を示す概略断面図である。実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の正面図である。実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチを用いたスタータの概略回路図である。実施の形態２に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の正面図である。実施の形態２に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の背面図である。実施の形態３に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の背面図である。図６のＢ−Ｂ線に沿う断面を矢印Ｂ方向から見た断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチを搭載したスタータの構成を示す概略断面図である。図２は、実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の正面図である。図３は、実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチを用いたスタータの概略回路図である。

次に、図１を用いて、実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチを搭載したスタータの構成について説明する。
スタータ１００は、回転力を発生するスタータモータ４と、このスタータモータ４の回転子の回転を減速して出力する遊星歯車機構により構成された減速部５と、減速部５の出力軸５１にスプライン結合されて出力軸５１の軸方向に移動可能に設けられたオーバーランニングクラッチ２５と、オーバーランニングクラッチ２５と一体に出力軸５１上をその軸方向に摺動してエンジンのリングギヤ１に噛合可能に設けられたピニオン２を備えている。後述するスタータ用電磁スイッチ２００は、スタータ１００のフロントブラケット１０１に一体に固定されている。

シフトレバー１６は、その中間の支点部１６１を中心として回動可能に取り付けられ、その一端１６２がオーバーランニングクラッチ２５に係合され、他端１６３がスタータ用電磁スイッチ２００のプランジャ３１の一端部に連結されている。シフトレバー１６、オーバーランニングクラッチ２５は、フロントブラケット１０１内に配置されている。

次に、スタータ用電磁スイッチ２００について説明する。スタータ用電磁スイッチ２００は、スタータモータ４及び減速部５の外周部の上方に位置し、その中心軸線がスタータ１００の出力軸５１の軸線に対して略平行となるように配設されている。筒状に構成された吸引コイル３２は、絶縁物製の中空枠体３３の外周部に固定されている。又、筒状に構成された保持コイル３４は、吸引コイル３２の外周部に吸引コイル３２と同心的に配置されている。

磁性体により形成されたコア３５は、鍔状部３５１と筒状部３５２とを備え、鍔状部３５１が中空枠体３３を介して吸引コイル３２及び保持コイル３４の軸方向の一端部に対向して、筒状部３５２が中空枠体３３の中空部内に挿入されている。保持コイル３４の外周部を包囲するフレーム３６は、磁性体により構成されており、その軸方向の一端部が半径方向の内側に折り曲げられてコア３５の鍔状部３５１の外周縁部を抱き込み、中空枠体３３と共にコア３５を一体に固定している。フレーム３６は、コア３５と共に吸引コイル３２と保持コイル３４の磁気回路の一部分を構成している。磁性体により形成されたプランジャ３１は、中空枠体３３の中空部内をその軸方向に摺動可能に設けられ、吸引コイル３２及び保持コイル３４が励磁されたときその電磁力によりコア３５側に吸引されて移動する。

圧縮ばねにより構成されたリターンスプリング３７は、フレーム３６の軸方向の他端部とプランジャ３１の軸方向の一端部との間に配設されており、プランジャ３１を常にコア３５から離反する方向に付勢している。可動接点１２は、プランジャの軸方向の他端部に固定され、その軸方向に移動可能なロッド３８に取り付けられており、圧縮ばねにより構成された接圧スプリング４０により常にプランジャ３１から離反する方向に付勢されている。

合成樹脂を始めとする絶縁物により形成されたスイッチキャップ７は、その軸方向の一方の端部が開放され、軸方向の他方の端部が閉塞されている。このスイッチキャップ７は、その開放された環状端面がフレーム３６の軸方向の一方の端部に当接され、フレーム３６に固定されている。可動接点１２は、フレーム３６に固定されたスイッチキャップ７の内部に収納されている。

図１及び図２に示すように、バッテリ側端子８及びモータ側端子１１は、スイッチキャップ７の閉塞端を軸方向にそれぞれ貫通してスイッチキャップ７に固定されている。スタータ１００が車両に搭載されているとき、バッテリ側端子８は、モータ側端子１１に対して垂直方向上方に位置する状態となる。バッテリ側固定接点８ａ及びモータ側固定接点１１ａは、スイッチキャップ７の内部においてバッテリ側端子８の端部及びモータ側端子１１の端部にそれぞれ固着されて電気的に接続されている。バッテリケーブル１０に接続されたバッテリターミナル９とモータリード線１４に接続されたモータターミナル１３とは、スイッチキャップ７の外側においてバッテリ側端子８及びモータ側端子１１にそれぞれ接続されている。

スイッチキャップ７の閉塞端の外表面に形成された隔壁７０は、バッテリ側端子８と、モータ側端子１１及びモータ側端子口出し部１８及び電磁コイル側端子口出し部１７との間の沿面距離を確保するためのものであり、スイッチキャップ７の軸心の方向に突出されるとともに、バッテリ側端子８と、モータ側端子１１及びモータ側端子口出し部１８及び電磁コイル側端子１５に接続された電磁コイル側端子口出し部１７との間に配置されている。さらに、隔壁７０の壁面の両端部７０ａ，７０ｂは、スイッチキャップ７の径方向に縁部まで延伸されている。

次に、スタータ１００の概略回路図である図３に示すように、スタータ用電磁スイッチ２００のバッテリ側固定接点８ａは、車両に搭載されたバッテリ３００の正極側端子に接続されている。スタータリレー５００は、リレーコイル５０１を備えており、このリレーコイル５０１の一端は、キースイッチ４００を介してバッテリ３００の正極側端子に接続されている。また、スタータリレー５００は、一対のリレー固定接点５０２，５０３と、リレーコイル５０１が励磁されることにより移動して一対のリレー固定接点５０２，５０３に接触するリレー可動接点５０４を備えている。

スタータリレー５００の一方のリレー固定接点５０２は、スタータ用電磁スイッチ２００のバッテリ側固定接点８ａに接続され、他方のリレー固定接点５０３は、スタータ用電磁スイッチ２００の吸引コイル３２の一端と保持コイル３４の一端とに接続されている。スタータ用電磁スイッチ２００のモータ側固定接点１１ａは、吸引コイル３２の他端とスタータモータ４の電機子コイルの一端に接続されている。

図１及び図３において、キースイッチ４００がオンされると、スタータリレー５００内のリレーコイル５０１が励磁されることにより、リレー可動接点５０４が移動して一対のリレー固定接点５０２，５０３に接触し、一対のリレー固定接点５０２，５０３間を閉じる。これにより、スタータ用電磁スイッチ２００内の吸引コイル３２及び保持コイル３４に電流が流れ、電磁コイルを構成する吸引コイル３２及び保持コイル３４、フレーム３６、コア３５の鍔状部３５１および筒状部３５２、プランジャ３１による磁気回路が形成され、プランジャ３１がコア３５側に吸引される。これにより、プランジャ３１は、リターンスプリング３７の付勢力に抗してコア３５側に移動する。

このプランジャ３１の移動に伴って、シフトレバー１６が支点部１６１を回動中心として図１の反時計方向に回動する。このシフトレバー１６の回動により、その一端１６２がオーバーランニングクラッチ２５に当接され、オーバーランニングクラッチ２５及びピニオン２を図１の右方向に移動させる。これにより、ピニオン２の端面がリングギヤ１の端面に当接され、その時点で、一旦、ピニオン２の移動は停止する。一方で、スタータリレー５００のリレー固定接点５０２、リレー可動接点５０４、リレー固定接点５０３、及びスタータ用電磁スイッチ２００の吸引コイル３２を介して、スタータモータ４の電機子コイルに比較的小さな電流が流れることによりスタータモータ４が比較的低速度で回転するので、このスタータモータ４の回転が減速部５、オーバーランニングクラッチ２５を介してピニオン２に伝わり、ピニオン２が回転する。

このようにして、ピニオン２が回転することにより、ピニオン２とリングギヤ１とが噛合うこととなる。ピニオン２とリングギヤ１とがほぼ噛合った時点で、スタータ用電磁スイッチ２００の一対の固定接点であるバッテリ側固定接点８ａとモータ側固定接点１１ａ間が可動接点１２により閉じられて、バッテリ３００から大電流がスタータモータ４に流れ、スタータモータ４の高回転が減速部５、オーバーランニングクラッチ２５を介してピニオン２に伝わり、ピニオン２が高回転することにより、リングギヤ１を介してエンジンをクランキングする。

前述したように、スイッチキャップ７に設置された隔壁７０は、バッテリ側端子８と、モータ側端子１１及び電磁コイル側端子口出し部１７及びモータ側端子口出し部１８との間に突出して設けられている。さらに、隔壁７０の壁面の両端部７０ａ，７０ｂをスイッチキャップ７の径方向に縁部まで延伸され、壁面の両端部７０ａ，７０ｂの幅を電磁コイル側端子口出し部１７とモータ側端子口出し部１８との間の距離よりも広くなるように設定しておくことで、バッテリ側端子８との沿面距離を確保することができるので、スタータ用電磁スイッチ２００の端子部に被水した場合においても、バッテリ側端子８との間でリーク回路が形成されることを抑止することができる。

このように、実施の形態１によるスタータ用電磁スイッチでは、バッテリ側端子と、モータ側端子を含む他の端子との間に壁面がスイッチキャップの縁部にまで伸びた隔壁を設けることにより、隔壁の壁面効果によるバッテリ側端子と他の端子との沿面距離を確保することができ、スタータ用電磁スイッチの端子部が被水しても、バッテリ側端子と他の端子との間でのリーク回路の形成を抑止することができ、スタータの誤動作を始めとする不具合の発生を防止することができる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の正面図である。図５は、図４の端子部を裏側の接点室側から見た背面図である。図２の実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の正面図との違いは、モータ側端子１１とモータ側端子口出し部１８とを接続するコネクタ１９がスイッチキャップ７の内側の接点室６にある点である。

次に、実施の形態２に係るスタータ用電磁スイッチの構成について説明する。図４及び図５に示すように、モータ側端子１１とモータ側端子口出し部１８とを接続するコネクタ１９が、スイッチキャップ７の接点室６にあるように設置されている。コネクタ１９が、接点室６にあることで、スイッチキャップ７の外表面が被水しても、バッテリ側端子８とコネクタ１９との間でリーク回路が形成されることを抑止することができ、不具合の発生を防止することができる。

このように、実施の形態２によるスタータ用電磁スイッチでは、さらに、モータ側端子とモータ側端子口出し部とを接続するコネクタが、スイッチキャップの接点室内に設置されることで、実施の形態１による隔壁の壁面効果によるバッテリ側端子と他の端子との沿面距離の確保と併せて、スタータ用電磁スイッチの端子部が被水しても、モータ側端子とバッテリ側端子との間でリーク回路が形成されることを抑止することができ、不具合の発生を防止することができる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係るスタータ用電磁スイッチの端子部の背面図である。図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面を矢印Ｂ方向から見た断面図である。実施の形態１に係るスタータ用電磁スイッチの端子部との違いは、モータ側端子１１とモータ側端子口出し部１８を接続するコネクタ１９が、スイッチキャップ７と一体成型により形成されるとともに、外表面に露出しない構成となっている点である。

次に、実施の形態３に係るスタータ用電磁スイッチの構成について説明する。図６及び図７において、モータ側端子１１とモータ側端子口出し部１８を接続するコネクタ１９は、スイッチキャップ７と一体成型により形成され、外表面に露出されない構造となっている。さらに、接点室６とモータ側端子口出し部１８とが分離された構造となっている。これにより、スイッチキャップ７の外表面が被水してもバッテリ側端子８とコネクタ１９の間でリーク回路が形成されることを抑止し、不具合の発生を防止することができる。

このように、実施の形態３によるスタータ用電磁スイッチでは、さらに、モータ側端子とモータ側端子コイル口出し部とを接続するコネクタが、スイッチキャップと一体成型により形成され、外表面に露出しない構造にするとともに、接点室とモータ側端子コイル口出し部とが分離された構造とすることで、実施の形態１による隔壁の壁面効果によるバッテリ側端子と他の端子との沿面距離の確保と併せて、スタータ用電磁スイッチの端子部が被水しても、モータ側端子とバッテリ側端子との間でリーク回路が形成されることを抑止することができ、不具合の発生を防止することができる。

また、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例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、及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。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書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。

また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。

１００スタータ、１０１フロントブラケット、１リングギヤ、２ピニオン、４スタータモータ、５減速部、６接点室、７スイッチキャップ、８バッテリ側端子、８ａバッテリ側固定接点、９バッテリターミナル、１０バッテリケーブル、１１モータ側端子、１１ａモータ側固定接点、１２可動接点、１３モータターミナル、１４モータリード線、１５電磁コイル側端子、１６シフトレバー、１６１支点部、１７電磁コイル側端子口出し部、１８モータ側端子口出し部、１９コネクタ、２００スタータ用電磁スイッチ、２５オーバーランニングクラッチ、３１プランジャ、３２吸引コイル、３３中空枠体、３４保持コイル、３５コア、３５１鍔状部、３５２筒状部、３６フレーム、３７リターンスプリング、３８ロッド、４０接圧スプリング、５１出力軸、７０隔壁、７０ａ，７０ｂ壁面の両端部、３００バッテリ、４００キースイッチ、５００スタータリレー、５０１リレーコイル、５０２，５０３リレー固定接点、５０４リレー可動接点

Claims

キースイッチのオン動作により付勢される電磁コイルと、
前記電磁コイルにより駆動されて所定方向に移動するプランジャと、
互いに離間して配置された一対の固定接点と、
前記プランジャの移動に基づいて移動し前記一対の固定接点間を閉じる可動接点と、
前記一対の固定接点と前記可動接点とを内部に収容するスイッチキャップと、
前記一対の固定接点のうちの一方に接続され前記スイッチキャップの外側に配置されたバッテリ側端子と、
前記一対の固定接点のうちの他方に接続され前記スイッチキャップの外側に配置されたモータ側端子及び前記モータ側端子と接続されるモータ側端子口出し部と、
前記電磁コイルに接続され前記スイッチキャップの外側に配置された電磁コイル側端子及び前記電磁コイル側端子と接続される電磁コイル側端子口出し部と、
前記スイッチキャップの外表面に前記バッテリ側端子と、前記モータ側端子及び前記モータ側端子口出し部及び前記電磁コイル側端子及び前記電磁コイル側端子口出し部との間に突出されるとともに、前記スイッチキャップの径方向に縁部まで延伸され、中央部の横幅が端部の横幅よりも広く設定された隔壁と、を備えたことを特徴とするスタータ用電磁スイッチ。
前記モータ側端子と前記モータ側端子口出し部とを接続するコネクタが、前記スイッチキャップの内側の接点室に配置され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。
前記モータ側端子と前記モータ側端子口出し部とを接続するコネクタが、前記スイッチキャップと一体成型により形成されるとともに、前記スイッチキャップの内側の接点室と前記モータ側端子口出し部とが分離され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。