JP7019788B1 - スタータ用マグネットスイッチ及びその組立方法 - Google Patents

スタータ用マグネットスイッチ及びその組立方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本願は、高い信頼性を得ることができるスタータ用マグネットスイッチを提供するものである。【解決手段】ソレノイド(2)への通電で発生する磁界により内部鉄心(4)に吸引されるプランジャ(3)と、内部鉄心(4)の貫通穴(4a)に貫挿され、プランジャ(3)と接触し移動するロッド(6)と、ロッド(6)に取り付けられた可動接点(7)と、ロッド(6)の移動時に可動接点(7)に接触する固定接点(10a,10b)と、可動接点(7)を固定接点(10a,10b)に押圧する接点ばね(8)と、ロッド(6)と内部鉄心(4)の貫通穴(4a)との間に貫挿され、接点ばね(8)の付勢力を受けるスリーブ(5)とを有するスタータ用マグネットスイッチであって、スリーブ(5)とロッド(6)との隙間に充填された半固体物質(14)を備えたものである。【選択図】図1

Description

本願は、スタータ用マグネットスイッチ及びその組立方法に関するものである。
スタータ用マグネットスイッチは、電気エネルギを機械エネルギに変換し、そのエネルギと内部に組み込まれたばねを利用して接点を開閉するものであり、その開閉により、バッテリからのエネルギをスタータのモータ部へ給電、遮断している。従来装置として、特許文献1に記載されたスタータ用マグネットスイッチがある。
特許第6744057号
上述した従来の特許文献1では、内部鉄心のコンタクタロッドアセンブリの摺動部は内部鉄心とスリーブとロッドの三つの部品の構成となるため、それぞれの部品間には隙間が発生することになる。内部鉄心とスリーブとの間の隙間は軸方向にスリーブに加わる復帰ばねの荷重によりスリーブのテーパー面が内部鉄心のテーパー面に押し付けられて止水される。
しかし、スリーブとロッドとの間には組み付け時に摺動可能とするために僅かな隙間が設けられており、プランジャ側からコンタクタロッドアセンブリに被水した水分がスリーブとロッドとの隙間を通り接点室に侵入した場合、接点の腐食により接点導通の不良に繋がる可能性があるという問題があった。
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、その目的は、高い信頼性を得ることができるスタータ用マグネットスイッチを提供するものである。
本願のスタータ用マグネットスイッチは、ソレノイドと、前記ソレノイドに固定された貫通穴を有する内部鉄心と、前記ソレノイドへの通電で発生する磁界により前記内部鉄心に吸引されるプランジャと、前記内部鉄心の前記貫通穴に貫挿され、前記プランジャと接触し移動するロッドと、前記ロッドに取り付けられた可動接点と、前記ロッドの移動時に前記可動接点に接触する固定接点と、前記可動接点を前記固定接点に押圧する接点ばねと、前記ロッドと前記内部鉄心の前記貫通穴との間に貫挿され、前記接点ばねの付勢力を受けるスリーブとを有するスタータ用マグネットスイッチであって、前記スリーブと前記ロッドとの隙間に充填された半固体の物質を備え、前記スリーブは、前記接点ばねの付勢力を受けるスリーブ受け面と、筒状のスリーブ胴部と、前記スリーブ胴部の内径側に設けられたスリーブ凸形状部とを有し、前記スリーブ凸形状部は、前記スリーブ胴部の中心軸線を中心として回転方向に複数配置され、周方向側の第1当接面と軸方向側の第2当接面とスリーブ斜面を有し、前記ロッドは、前記プランジャ側に位置するロッド胴部と、前記ロッド胴部の外周に前記ロッドの中心軸線を中心として回転方向に前記スリーブ凸形状部と同数配置されたロッド凸形状部とを有し、前記ロッド凸形状部は、前記スリーブ凸形状部の前記第1当接面が当接されるロッド壁部と、前記スリーブ凸形状部の前記スリーブ斜面が係合されるロッド斜面とを有し、前記スリーブ凸形状部が前記ロッド凸形状部間に挿入され、前記スリーブ凸形状部が前記ロッド壁部側に回動され、前記スリーブ凸形状部の前記スリーブ斜面が前記ロッド凸形状部の前記ロッド斜面に係合されて保持されたものである。
また、本願のスタータ用マグネットスイッチの組立方法は、複数のロッド凸形状部を有するロッドに前記ロッド凸形状部と同数のスリーブ凸形状部を有するスリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド凸形状部間に挿入し、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の第2当接面を前記ロッドのロッド受け面に当接させ、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド壁部の方向に回動し、前記ロッドの前記ロッド壁部に前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の第1当接面を当接させるとともに前記スリーブの前記スリーブ凸形状部のスリーブ斜面と前記ロッドの前記ロッド凸形状部のロッド斜面とを係合させて組み立てるものである。
また、本願のスタータ用マグネットスイッチの組立方法は、複数のロッド凸形状部を有するロッドに前記ロッド凸形状部と同数のスリーブ凸形状部を有するスリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド凸形状部間に挿入し、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部のスリーブ斜面が前記ロッドの前記ロッド凸形状部のロッド斜面を超えたとき、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド壁部の方向に回動し、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の前記スリーブ斜面を前記ロッドの前記ロッド凸形状部の前記ロッド斜面に摺動させ、前記ロッドの前記ロッド壁部に前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の第1当接面を当接させて組み立てるものである。
本願によれば、高い信頼性が得られるスタータ用マグネットスイッチを提供することができる。
実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチを示す断面図である。 実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるコンタクタアセンブリを示す断面図である。 実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるスリーブを示す一部断面の斜視図である。 実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるロッドを示す斜視図である。 実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるコンタクタアセンブリの形状および組立時のスリーブの凸形状の軌道を示す展開図である。 実施の形態3によるスタータ用マグネットスイッチにおけるロッドとスリーブを組み付けた状態の断面図である。 実施の形態4によるスタータ用マグネットスイッチにおけるロッドとスリーブを組み付けた状態の断面図である。 実施の形態5によるスタータ用マグネットスイッチを示し、(a)はロッドとスリーブを組み付けた状態の断面図、(b)は図8(a)のA部の拡大図である。
実施の形態1.
図1は実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチを示す断面図である。図2は実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるコンタクタアセンブリを示す断面図である。
スタータ用マグネットスイッチ1は、一端が開放された筒状をなし、磁気回路を構成する保持ケース12と、保持ケース12の開放端側に設けられた絶縁物からなるキャップ11を備えている。保持ケース12内には円筒状に巻回されたソレノイド2が設けられ、ソレノイド2の一端側、つまり保持ケース12の開放端側に内部鉄心4が保持ケース12に嵌着されている。保持ケース12の開放端とは反対の側には貫通穴12aが設けられ、この貫通穴12aを通してソレノイド2内を移動するプランジャ3が設けられている。プランジャ3は、ソレノイド2への通電が行なわれないときには、内部鉄心4とプランジャ3との間に架装されたソレノイド復帰ばね2aにより付勢されて後退した位置にある。
内部鉄心4の中心には貫通穴4aが設けられ、図2に示すコンタクタアセンブリ13を、その筒状のスリーブ5部分において移動可能に保持している。コンタクタアセンブリ13のスリーブ5及びロッド6の一端は内部鉄心4の内側端面よりプランジャ3側に突出し、ロッド6の他端はキャップ11内に突出している。ロッド6のキャップ11側に鍔6cを設け、可動接点7を接点ばね8の付勢力によりキャップ11方向に押し付けられ、スリーブ5は接点ばね8の反力をスリーブ受け面5aで受け、スリーブ5の凸形状部5bがロッド凸形状部6aに押し付けられている。
キャップ11の底部を貫通してバッテリ端子側の固定接点10a及びモータ端子側の固定接点10bが設けられている。固定接点10a及び固定接点10bのキャップ11内の一端は可動接点7に対向しており、他端はキャップ11外に突出して、図示しないバッテリ及びモータ部に接続される。さらに、キャップ11の底部とロッド6の鍔6cとの間に復帰ばね9が挿入され、コンタクタアセンブリ13を付勢し、内部鉄心4のテーパー面4bとスリーブ5のテーパー面5eが密着保持されている。そして、ロッド6の外周とスリーブ5の内周との隙間に半固体物質14が充填されている。
図3は実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるスリーブを示す一部断面の斜視図である。図4は実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるロッドを示す斜視図である。
スリーブ5のスリーブ凸形状部5bはスリーブ5のスリーブ胴部5dの中心軸線5cを中心として回転方向に等角度にスリーブ5のスリーブ胴部5dの内壁に複数配置されており、ロッド6のロッド凸形状部6aもスリーブ凸形状部5bと同様にロッド6のロッド胴部6eの中心軸線6dを中心として回転方向に等角度にスリーブ5のスリーブ胴部5dの内壁のスリーブ凸形状部5bと同数配置されている。実施の形態1においては、スリーブ5のスリーブ凸形状部5bおよびロッド6のロッド凸形状部6aがそれぞれ2個配置された場合を示している。
ロッド6のロッド凸形状部6aの片端にロッド壁部6a1を設けており、ロッド壁部6a1に接するロッド斜面6a2が形成されている。スリーブ5のスリーブ凸形状部5bの周方向の第1当接面5b1がロッド壁部6a1に当接され、スリーブ5のスリーブ凸形状部5bのスリーブ斜面5b3がロッド斜面6a2に当接されるように配置され、接点ばね8の軸方向の付勢力によりスリーブ凸形状部5bを軸方向及び、付勢力のロッド斜面6a2により生じるロッド中心軸線6d回りの回転方向の分力によりロッド壁部6a1及びロッド斜面6a2への当接を保持する。
すなわち、スリーブ5のスリーブ凸形状部5bが2つのロッド凸形状部6a間に挿入され、スリーブ5のスリーブ凸形状部5bの軸方向の第2当接面5b2がロッド6のロッド凸形状部6aのロッド受け面6bに当接され、スリーブ凸形状部5bがロッド凸形状部6aのロッド壁部6a1側に回動され、スリーブ凸形状部5bの第1当接面5b1がロッド凸形状部6aのロッド壁部6a1に当接され、スリーブ凸形状部5bのスリーブ斜面5b3がロッド凸形状部6aのロッド斜面6a2に係合され、スリーブ凸形状部5bがロッド凸形状部6aのロッド壁部6a1及びロッド斜面6a2に接点ばね8の付勢力により当接されて保持される。
なお、スリーブ凸形状部5bがロッド凸形状部6aのロッド壁部6a1側に回動され、スリーブ凸形状部5bのスリーブ斜面5b3がロッド凸形状部6aのロッド斜面6a2に当接されながら摺動されてもよい。
ロッド6の外周とスリーブ5の内周との隙間に充填された半固体物質14により、ロッド6の外周とスリーブ5の内周との部品間の隙間を埋めることができ、プランジャ3側から内部鉄心4とロッド6、スリーブ5との間を通りキャップ11の内部への水分の侵入を抑制することができ、高い信頼性を得ることができる。
次に組立工程について簡単に説明する。図5は実施の形態1によるスタータ用マグネットスイッチにおけるコンタクタアセンブリの組立時のスリーブ内径側の凸形状の軌道を示す展開図である。すなわち、図5はコンタクタアセンブリ13のロッド6へスリーブ5を組み付ける時のスリーブ5のスリーブ凸形状部5bの軌道を説明したものである。
図5(a)の状態において、スリーブ5に可動接点7側へ軸方向に力Fを加えると、図5(b)に示すように、スリーブ5のスリーブ凸形状部5bが可動接点7の方向に進み、ロッド6の凸形状部6a間に挿入され、スリーブ凸形状部5bの第2当接面5b2がロッド6のロッド受け面6bに当接されるか又はロッド凸形状部6aの角部6a3をスリーブ凸形状部5bのスリーブ斜面5b3が軸方向に越えた後、スリーブ凸形状部5bをロッド6の中心軸線6dを中心としてロッド凸形状部6aのロッド壁部6a1側に回動させる。
図5(c)に示すように、スリーブ5のスリーブ凸形状部5bをロッド6の中心軸線6dを中心としてロッド凸形状部6aのロッド壁部6a1まで回動させ(図5の場合は90度回動させ)、スリーブ凸形状部5bの周方向の第1当接面5b1をロッド壁部6a1に当接させた後、スリーブ凸形状部5bを力Fと逆方向に移動させ、図5(d)に示すように、最後にスリーブ5のスリーブ凸形状部5bのスリーブ斜面5b3をロッド6のロッド斜面6a2に当接させて固定する。このように、スリーブ5とロッド6との組み立てにより両者を確実に固定して保持することができる。
なお、ロッド6のロッド凸形状部6aの角部6a3をスリーブ5のスリーブ凸形状部5bのスリーブ斜面5b3が軸方向に越えた後、スリーブ凸形状部5bをロッド6の中心軸線6dを中心としてロッド凸形状部6aのロッド壁部6a1側に回動させ、スリーブ凸形状部5bのスリーブ斜面5b3がロッド凸形状部6aのロッド斜面6a2に当接されながら摺動させ、スリーブ5のスリーブ凸形状部5bの周方向の第1当接面5b1をロッド6のロッド壁部6a1に当接させて固定するようにしてもよい。このような組み立てによっても、スリーブ5とロッド6との組み立てにより両者を確実に固定して保持することができる。
上述した組み立ての工程は、接点ばね8を撓ませながら行い、最終的に接点ばね8の付勢力により固定された状態でスリーブ5の凸形状部5bの第1当接面5b1及びスリーブ斜面5b3をロッド6の凸形状部6aのロッド壁部6a1及びロッド斜面6a2への当接を保持する。
半固体物質14は上述したコンタクタアセンブリの組み立て工程において、ロッド6とスリーブ5を組み付ける前にロッド6の外周側とスリーブ5の内周側の両方若しくはどちらか一方に塗布、又はコンタクタアセンブリの組み立て後にロッド6とスリーブ5との隙間に充填する。
半固体物質14としては、例えばグリース、シール剤のような物である。また、グリースであればスリーブ5の内周側だけでなく、外周側にも塗布することにより、内部鉄心4との摺動面において潤滑の効果も得られる。
実施の形態2.
この実施の形態2においては、上述した実施の形態1におけるロッド6の外周の面粗度をスリーブ5の内部鉄心4との摺動面の面粗度より荒くすることにより、ロッド6とスリーブ5との間の半固体物質14の保持力を向上させることができる。
又は、スリーブ5の内周の面粗度をスリーブ5の内部鉄心4との摺動面の面粗度より荒くすることで、ロッド6とスリーブ5との間の半固体物質14の保持力を向上させることができる。このような面粗度を粗くする部品はロッド6又はスリーブ5の両方若しくはどちらか一方に施せばよい。
実施の形態3.
図6は実施の形態3によるスタータ用マグネットスイッチにおけるロッドとスリーブを組み付けた状態の断面図である。すなわち、図6はロッド61にスリーブ5を組み付けた状態の断面形状である。なお、上述した実施の形態1と同様の部分については符号を省略している。
ロッド61は外周側であるスリーブ5との当接面61fに溝形状部61gを少なくとも1本形成したものであり、一例として5本の溝形状部61gが形成された場合を示している。ロッド61とスリーブ5との隙間に充填した半固体物質14をロッド61の溝形状部61gに留めることにより、半固体物質14の外部への流出を抑制でき、プランジャ3側から内部鉄心4とロッド61、スリーブ5を通りキャップ11の内部への水分侵入を抑制する効果が持続でき、高い信頼性を得ることができる。
実施の形態4.
図7は実施の形態4によるスタータ用マグネットスイッチにおけるロッドとスリーブを組み付けた状態の断面図である。すなわち、図7はロッド6にスリーブ51を組み付けた状態の断面形状である。なお、上述した実施の形態1と同様の部分については符号を省略している。
スリーブ51は内周側であるロッド6との当接面51fに溝形状部51gを少なくとも1本形成したものであり、一例として4本の溝形状部51gが形成された場合を示している。ロッド6とスリーブ51の隙間に充填した半固体物質14をスリーブ51の溝形状部51gに留めることで、半固体物質14の外部への流出を抑制でき、プランジャ3側から内部鉄心4とロッド6、スリーブ51を通りキャップ11の内部への水分侵入を抑制する効果が持続でき、高い信頼性を得ることができる。
実施の形態5.
図8は実施の形態5によるスタータ用マグネットスイッチを示し、(a)はロッドとスリーブを組み付けた状態の断面図、(b)は図8(a)のA部の拡大図である。すなわち、上述した実施の形態3と実施の形態4とを組み合わせたものである。なお、上述した実施の形態1と同様の部分については符号を省略している。
ロッド61の溝形状部61gとスリーブ51の溝形状部51gの相互の位置が重なり合わないように、ロッド61の溝形状部61gの幅とスリーブ51の溝形状部51gの幅、および溝形状部61g間の幅と溝形状部51g間の幅の関係は以下で設定する。
図8(b)に示すように、スリーブ51の溝形状部51gの幅aとロッド61の隣り合う溝形状部61g間の幅bの関係はa<bとし、ロッド61の溝形状部61gの幅cとスリーブ51の隣り合う溝形状部51g間の幅dの関係はc<dとする。
これにより、ロッド61の溝形状部61gとスリーブ51の溝形状部51gの相互の位置が重なり合うことがなく、ロッド6とスリーブ51の隙間に充填した半固体物質14をスリーブ51の溝形状部51gに留めることで、半固体物質14の外部への流出を抑制でき、プランジャ3側から内部鉄心4とロッド6、スリーブ51を通りキャップ11の内部への水分侵入を抑制する効果が持続でき、さらに高い信頼性を得ることができる。
実施の形態6.
実施の形態1~5においてロッド6,61とスリーブ5,51の当接面の両方又はどちらか一方に撥水加工例えばフッ素加工を施すこと又は撥水性に優れた材料例えばフッ素樹脂を使用することで、プランジャ3側から内部鉄心4とロッド6、スリーブ5を通りキャップ11の内部への水分侵入を抑制することができる。
実施の形態7.
実施の形態7は実施の形態1において半固体物質14を除いた状態において、ロッド6とスリーブ5の当接面の両方又はどちらか一方に撥水加工例えばフッ素加工を施すこと又は撥水性に優れた材料例えばフッ素樹脂を使用することで、プランジャ3側から内部鉄心4とロッド6、スリーブ5を通りキャップ11の内部への水分侵入を抑制することができる。
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。
本願は、高い信頼性を得ることができるスタータ用マグネットスイッチの実現に好適である。
1 スタータ用マグネットスイッチ、2 ソレノイド、3 プランジャ、4 内部鉄心、4a 貫通穴、5 スリーブ、5a スリーブ受け面、5b スリーブ凸形状部、5b1 第1当接面、5b2 第2当接面、5b3 スリーブ斜面、51 スリーブ、51f 当接面、51g 溝形状部、6 ロッド、6a ロッド凸形状部、6a1 ロッド壁部、6a2 ロッド斜面、6b ロッド受け面、61 ロッド、61f 当接面、61g 溝形状部、7 可動接点、8 接点ばね、10a 固定接点、10b 固定接点、11 キャップ、12 保持ケース、12a 貫通穴、13 コンタクタアセンブリ、14 半固体物質

Claims (6)

  1. ソレノイドと、前記ソレノイドに固定された貫通穴を有する内部鉄心と、前記ソレノイドへの通電で発生する磁界により前記内部鉄心に吸引されるプランジャと、前記内部鉄心の前記貫通穴に貫挿され、前記プランジャと接触し移動するロッドと、前記ロッドに取り付けられた可動接点と、前記ロッドの移動時に前記可動接点に接触する固定接点と、前記可動接点を前記固定接点に押圧する接点ばねと、前記ロッドと前記内部鉄心の前記貫通穴との間に貫挿され、前記接点ばねの付勢力を受けるスリーブとを有するスタータ用マグネットスイッチであって、前記スリーブと前記ロッドとの隙間に充填された半固体物質を備え、前記スリーブは、前記接点ばねの付勢力を受けるスリーブ受け面と、筒状のスリーブ胴部と、前記スリーブ胴部の内径側に設けられたスリーブ凸形状部とを有し、前記スリーブ凸形状部は、前記スリーブ胴部の中心軸線を中心として回転方向に複数配置され、周方向側の第1当接面と軸方向側の第2当接面とスリーブ斜面を有し、前記ロッドは、前記プランジャ側に位置するロッド胴部と、前記ロッド胴部の外周に前記ロッドの中心軸線を中心として回転方向に前記スリーブ凸形状部と同数配置されたロッド凸形状部とを有し、前記ロッド凸形状部は、前記スリーブ凸形状部の前記第1当接面が当接されるロッド壁部と、前記スリーブ凸形状部の前記スリーブ斜面が係合されるロッド斜面とを有し、前記スリーブ凸形状部が前記ロッド凸形状部間に挿入され、前記スリーブ凸形状部が前記ロッド壁部側に回動され、前記スリーブ凸形状部の前記スリーブ斜面が前記ロッド凸形状部の前記ロッド斜面に係合されて保持されたことを特徴とするスタータ用マグネットスイッチ。
  2. 前記スリーブの内周側又は前記ロッドの外周側の両方若しくはどちらか一方の面粗度を前記スリーブの外周側より粗くしたことを特徴とする請求項1に記載のスタータ用マグネットスイッチ。
  3. 前記スリーブの内周側又は前記ロッドの外周側の両方若しくはどちらか一方に形成された溝形状部を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスタータ用マグネットスイッチ。
  4. 前記スリーブ又は前記ロッドの両方若しくはどちらか一方に撥水性加工が施こされた又は高撥水性の材料が使用されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のスタータ用マグネットスイッチ。
  5. 複数のロッド凸形状部を有するロッドに前記ロッド凸形状部と同数のスリーブ凸形状部を有するスリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド凸形状部間に挿入し、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の第2当接面を前記ロッドのロッド受け面に当接させ、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド壁部の方向に回動し、前記ロッドの前記ロッド壁部に前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の第1当接面を当接させるとともに前記スリーブの前記スリーブ凸形状部のスリーブ斜面と前記ロッドの前記ロッド凸形状部のロッド斜面とを係合させて組み立てることを特徴とするスタータ用マグネットスイッチの組立方法。
  6. 複数のロッド凸形状部を有するロッドに前記ロッド凸形状部と同数のスリーブ凸形状部を有するスリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド凸形状部間に挿入し、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部のスリーブ斜面が前記ロッドの前記ロッド凸形状部のロッド斜面を超えたとき、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部を前記ロッドのロッド壁部の方向に回動し、前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の前記スリーブ斜面を前記ロッドの前記ロッド凸形状部の前記ロッド斜面に摺動させ、前記ロッドの前記ロッド壁部に前記スリーブの前記スリーブ凸形状部の第1当接面を当接させて組み立てることを特徴とするスタータ用マグネットスイッチの組立方法。
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