KR101269808B1 - 스타터용 전자 스위치 장치 - Google Patents

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KR101269808B1
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요시히로 모리모토
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

[과제]
전자 계전기와 전자석을 동축상 직렬로 배치함에 의해 소형화를 도모할 수 있는 스타터용 전자 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
[해결 수단]
모터 회로를 개폐하는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자 계전기와, 피니언 기어를 링 기어 방향으로 움직이는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자석을 구비하고, 상기 전자 계전기의 가동 철심의 중심축과 상기 전자석의 가동 철심의 중심축이 동축상에 직렬로 배치되고, 상기 전자 계전기의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철과 상기 전자석의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철이 일체로 구성된 스타터용 전자 스위치 장치로서, 상기 전자석의 감는 테두리로부터 돌출하여 마련되고, 상기 전자 계전기의 감는 테두리를 관통하여 계합되고, 상기 전자석의 여자 코일의 구출선을 보호하는 구출부를 구비한 것이다.

Description

스타터용 전자 스위치 장치{ELECTROMAGNETIC SWITCH DEVICE FOR STARTER}
본 발명은, 예를 들면 자동차 등에 탑재되는 엔진을 시동하는 스타터용 전자 스위치 장치에 관한 것이다.
종래, 엔진 시동용 스타터가 특히 많이 사용되고 있는 것은 자동차인데, 근래, 자동차의 연비 개선 방법으로서 아이들 스톱 기능을 탑재하는 자동차가 증가하고 있다. 통상의 엔진 시동과 마찬가지로 스타터를 아이들 스톱 후의 재시동에 이용하는 구성이 채용된 경우, 스타터의 사용 회수가 증가하기 때문에, 스타터의 내구성 향상이 필요해진다.
한편, 자동차의 엔진 룸은 엔진 본체와 스타터 이외에, 그 엔진을 운전하기 위해 필요 불가결한 장치나, 엔진으로부터 얻어지는 동력을 타이어에 전달하기 위해 필요한 변속기 등, 매우 많은 구성 부품이 배치되기 때문에, 스타터가 설치되는 주위는 다른 구성 부품으로 밀집하여 있다. 근래, 엔진의 성능 향상을 위해 구성 부품수는 증가, 구성 부품이 대형화하고 있기 때문에, 스타터의 소형화의 중요도가 늘어나 있다.
종래의 스타터용 전자 스위치 장치로서, 예를 들면, 일본 실공소56-42437호 공보(특허 문헌 1 참조)에 나타난 엔진 시동용의 스타터 구조가 알려져 있다. 그 구조는, 피니언을 링 기어에 맞물리게 하는 전자력 수단과, 이 전자력 수단과 별체로 병렬적으로 마련되는 전자 스위치를 구비하고 있다.
상술한 종래의 특허 문헌 1에 기재된 스타터용 전자 스위치 장치에서는, 피니언 기어와 링 기어의 맞물림 불량을 방지하는 기술을 구비하고 있기 때문에, 아이들 스톱 기능을 구비하는 자동차에의 탑재에 대해서는 유효하지만, 전자력 수단과 전자 스위치가 모터의 지름 방향 외주에 돌출하고 있기 때문에, 스타터 전체로서의 소형화와는 상반되어 있다는 과제가 생긴다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 전자 계전기와 전자석을 동축상 직렬로 배치함에 의해 소형화를 도모할 수 있는 스타터용 전자 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관한 스타터용 전자 스위치 장치는, 모터 회로를 개폐하는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자 계전기와, 피니언 기어를 링 기어 방향으로 움직이는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자석을 구비하고, 상기 전자 계전기의 가동 철심의 중심축과 상기 전자석의 가동 철심의 중심축이 동축상에 직렬로 배치되고, 상기 전자 계전기의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철(繼鐵)과 상기 전자석의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철이 일체로 구성된 스타터용 전자 스위치 장치로서, 상기 전자석의 감는 테두리로부터 돌출하여 마련되고, 상기 전자 계전기의 감는 테두리를 관통하여 계합되고, 상기 전자석의 여자 코일의 구출선(口出線)을 보호하는 구출부(口出部)를 구비한 것이다.
또한, 본 발명에 관한 스타터용 전자 스위치 장치는, 모터 회로를 개폐하는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자 계전기와, 피니언 기어를 링 기어 방향으로 움직이는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자석을 구비하고, 상기 전자 계전기의 가동 철심의 중심축과 상기 전자석의 가동 철심의 중심축이 동축상에 직렬로 배치되고, 상기 전자 계전기의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철과 상기 전자석의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철이 일체로 구성된 스타터용 전자 스위치 장치로서, 배터리로부터의 배선이 접속되는 배터리 단자와, 모터로부터의 배선이 접속되는 모터 단자를 가지며, 상기 배터리 단자와 상기 모터 단자의 중심을 이은 선으로 분할한 2개의 영역의 어느 한쪽의 영역에 상기 전자석의 여자 단자와 상기 전자 계전기의 여자 단자를 설치한 것이다.
본 발명에 관한 스타터용 전자 스위치 장치는, 전자 계전기와 전자석을 동축상 직렬로 배치함과 함께, 전자석의 감는 테두리로부터 돌출하여 마련되고, 전자 계전기의 감는 테두리를 관통하여 계합되고, 전자석의 여자 코일의 구출선을 보호하는 구출부를 구비함에 의해, 소형화를 도모할 수 있음과 함께 전자 계전기의 감는 테두리와 전자석의 감는 테두리와의 위치 결정을 행할 수가 있는 스타터용 전자 스위치 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 스타터용 전자 스위치 장치는, 배터리 단자와 모터 단자의 중심을 이은 선으로 분할한 2개의 영역의 어느 한쪽의 영역에 전자석의 여자 단자와 전자 계전기의 여자 단자를 설치함에 의해, 작업성을 향상시킬 수 있는 스타터용 전자 스위치 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 탑재한 스타터를 일부 단면으로 도시하는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 탑재한 스타터의 결선도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 단자대 측에서 본 도면.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 도 3의 종단면도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 도 3의 횡단면도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 계철의 저부측에서 본 도면.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 도 5의 A-A선에서의 단면도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자 계전기의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 도 5의 B-B선에서의 전자 계전기의 감는 테두리의 단면도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 도 5의 C-C선에서의 단면도.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자석의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자석의 감는 테두리를 계철의 저부측에서 본 도면.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 단면도.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 단자대 측에서 본 도면.
도 15는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 5의 A-A선에 대응한 단면도.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자 계전기의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면.
도 17은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 5의 B-B선에 대응한 전자 계전기의 감는 테두리의 단면도.
도 18은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 5의 C-C선에 대응한 전자석의 감는 테두리의 단면도.
도 19는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자석의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면.
실시의 형태 1.
이하, 본 발명의 실시의 형태 1을 도 1 내지 도 12에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 탑재한 스타터를 일부 단면으로 도시하는 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 탑재한 스타터의 결선도이다. 도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 단자대 측에서 본 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 도 3의 종단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 도 3의 횡단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 계철의 저부측에서 본 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 도 5의 A-A선에서의 단면도이다. 도 8은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자 계전기의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 도 5의 B-B선에서의 전자 계전기의 감는 테두리의 단면도이다. 도 10은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 도 5의 C-C선에서의 단면도이다. 도 11은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자석의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면이다. 도 12는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자석의 감는 테두리를 계철의 저부측에서 본 도면이다.
이들 각 도면에서, 스타터는 회전력을 발생하는 모터(1), 이 모터(1)로부터 회전력을 취출하는 출력축(2), 이 출력축(2)상에 축방향으로 활주 가능하게 배치되고 출력축(2)으로부터 모터(1)의 회전력이 전달되는 오버 러닝 클러치(3), 이 오버 러닝 클러치(3)의 구성 부품이고 오버 러닝 클러치(3)에 전달된 모터(1)의 회전력을 엔진의 링 기어(4)에 전달하는 피니언 기어(5), 모터 회로를 구성하는 주접점(主接点)(6)을 구비하고, 주접점(6)을 개폐하는 전자 계전기(7)와, 이 전자 계전기(7)와 동축 직렬로 축방향 시프트 레버(8)측에 배치되고 축방향 시프트 레버(8)를 통하여 피니언 기어(5)를 링 기어(4) 방향으로 이동시키는 전자석(9)을 구비한 스타터용 전자 스위치 장치(10)를 구비하고 있다.
다음에, 도 3부터 도 6에서 스타터용 전자 스위치 장치(10)의 구성에 관해 설명한다. 스타터용 전자 스위치 장치(10)는, 크게 나누어서, 계철(12), 전자 계전기(7), 전자석(9)으로 나눠진다. 계철(12) 내에 전자석(9), 전자 계전기(7)의 순서로 수납되고 스타터용 전자 스위치 장치(10)로서 구성되어 기능한다.
우선, 계철(12)은 전자 계전기(7)와 전자석(9)의 자기 회로를 구성하기 위해 자성 재료이고, 전자 계전기(7)와 전자석(9)의 외주를 일체로 형성하는 컵 형상의 부품으로, 코킹부(12b), 감합부(12c), 몸통부(12d), 저부(12a), 암나사(12e), 관통 구멍(12f)을 구비하고 있다. 코킹부(12b)는 개구부 단(端)에 마련되고, 단자대(11)를 삽입 후 내주측으로 접어 절곡되는 박육 원통형상이고, 감합부(12c)는 전자 계전기(7)의 제 1의 고정 철심(14)이 감합되고, 몸통부(12d)의 내주에 전자석(9)과 전자 계전기(7)가 삽입된다. 저부(12a)는 프런트 브래킷(15)에 맞닿고, 암나사(12e)는 도시하지 않은 체결 나사로 프런트 브래킷(15)에 체결하기 위해 설치되고, 관통 구멍(12f)은 지지 부재(16)가 관통하고, 축방향 시프트 레버(8)와 결합하는 전자석(9)의 가동 철심(17)이 활주 가능하게 마련된다.
다음에, 전자 계전기(7)에 관해 설명한다. 전자 계전기(7)는 가동 철심(18), 여자 코일(19), 감는 테두리(20), 지지 부재(21), 제 1의 고정 철심(14), 제 2의 고정 철심(22), 패킹(23), 로드(24), 복귀 스프링(25), 단자대(11), 비자성 부재(13)를 구비한다.
가동 철심(18)은 자성 재료이고, 자기 회로를 구성하고, 복귀 스프링(25)의 힘으로 축방향의 제 2의 고정 철심(22)측으로 가세되고, 지지 부재(21)의 내주면에 축방향 활주 가능하게 지지된다.
여자 코일(19)은 도전재이고, 감는 테두리(20)에 감겨지고, 여자 코일(19)의 단부는 구출선(19a, 19b)으로서 감는 테두리(20)의 구출부(20a, 20b)로부터 인출된다. 도 7은 도 5의 A-A선에서의 단면도이고, 감는 테두리(20)로부터 인출된 구출선(19a, 19b)의 상태를 도시한 도면이다. 일단인 감기시작측 구출선(19a)은 구출부(20a), 고정 부재(26)를 통과하여 단자대(11)의 외부에 인출되고, 여자 단자(27)에 도전(導電) 가능하게 고정된다. 타단인 감기끝측 구출선(19b)은 구출부(20b)를 통과하여 고정 철심(14)의 단자대(11)측에 인출되고, 고정 철심(14)의 단자대(11)측 단면(端面)에 도통 가능하게 고정된다.
감는 테두리(20)는 절연재이고, 몸통부, 단자대(11)측의 벽, 전자석(9)측의 벽으로 구성된다. 몸통부는 중공 원통형상이고, 몸통부와 단자대(11)측의 벽, 전자석(9)측의 벽으로 구성되는 공간에 여자 코일(19)이 감겨진다. 단자대(11)측의 벽은 고정 철심(14)의 당접면과, 단자대(11)측으로 돌출한 구출부(20a, 20b)를 구비하고, 이 구출부(20a, 20b)에 마련된 홈으로부터 여자 코일(19)의 구출선(19a, 19b)이 인출된다. 구출부는 전자 계전기(7)의 감기시작측 구출선(19a)을 인출하는 구출부(20a)와, 전자 계전기(7)의 감기끝측 구출선(19b)과 함께 전자석(9)의 여자 코일(28)의 감기시작측 구출선(28a)을 인출하는 구출부(20b)가 있고, 180°대향한 위치에 마련되고, 제 1의 고정 철심(14)의 노치(14a)를 관통하고, 단자대(11)의 감합구멍(11a)에 감합함으로써 회전 방향의 위치 결정이 되어 있다. 구출부(20b)는 내부에 벽(20c)을 설치하여 전자석(9)의 구출선(28a)과 전자 계전기(7)의 구출선(19b)의 사이를 절연하고 있다. 또한 외주측에도 벽이 있어, 구출선(28a)과 계철(12)의 사이를 전기적으로 절연하고 있다. 전자석(9)측의 벽에는 후술하는 전자석(9)의 감는 테두리(29)의 구출부(29a)가 관통하는 노치(20d)가 마련되고, 이 전자석(9)의 구출부(29a)와 감는 테두리(20)의 노치(20d)로 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)와 전자석(9)의 감는 테두리(29)의 회전 방향의 위치 결정이 되어 있다. 또한, 20e는 삽통 홈이고, 구출선(19a)이 삽통한다. 20f는 감합부이고, 지지 부재(21)가 도시하지 않은 외주 차양부가 감합된다. 20g는 감는 테두리(20)의 중공부이다. 20h는 삽통 구멍이고, 구출선(28a)이 삽통한다.
지지 부재(21)는 비자성 재료이고, 감는 테두리(20)의 몸통부 내주에 설치되고, 내주면이 가동 철심(18)의 활주면을 형성하고, 제 2의 고정 철심(22)측의 단부는 제 2의 고정 철심(22)의 내주에 감합된다. 지지 부재(21)의 제 1의 고정 철심(14)측의 단부의 내주면은 제 1의 고정 철심(14)의 외주에 감합된다. 제 1의 고정 철심(14)측의 단부는 외측으로 절곡되어 제 1의 고정 철심(14)과 감는 테두리(20) 사이에 끼어져 고정된다. 단자대(11)측의 감합부를 제외한 내주면은 가동 철심(18)의 활주면을 형성한다.
제 1의 고정 철심(14)은 자성 재료이고, 자기 회로를 구성하고, 외경이 작은 부분이 지지 부재(21)의 내주에 감합되고, 외경이 큰 부분이 계철(12)에 감합되고, 단자대(11)측의 단면은 패킹(23)의 접촉면이면서 여자 코일(19) 감기끝측 구출선(19b)을 도전 가능하게 고정하는 면, 가동 철심(18)측의 단면은 가동 철심(18)의 당접면(當接面), 중심부에는 로드(24)가 축방향으로 활주 가능한 관통 구멍을 구비하고 있다. 제 1의 고정 철심(14)에는 단자대(11)에 가해지는 외력(배터리 단자(30), 모터 단자(31)에 너트(32)를 체결할 때의 체결 토오크)을 감는 테두리(20)의 구출부(20a, 20b)를 통하여 받아낼 필요가 있기 때문에 계철(12)의 내경과 제 1의 고정 철심(14)의 외경은 억지끼워맞춤(interference fit)의 치수 설정이다. 예를 들면, 계철(12)의 내경 < 제 1의 고정 철심(14)의 외경의 치수 설정이다.
제 2의 고정 철심(22)은 자성 재료이고, 자기 회로를 구성하고, 내주면에 지지 부재(21)가 감합되고, 외주부가 계철(12)에 감합된다. 제 1의 고정 철심(14)과 달리 외력을 받을 필요가 없기 때문에 계철(12)의 내경과 제 2의 고정 철심(22)의 외경은 헐거운 끼워맞춤(clearance fit)의 치수 설정이지만, 감합부(22a)가 자기 회로를 구성하고 있기 때문에 간극은 극력 작게 설정되어 있다. 예를 들면, 계철(12)의 내경 > 제 2의 고정 철심(22)의 외경의 치수 설정이다.
패킹(23)은 탄성을 갖는 절연 재료이고, 제 1의 고정 철심(14)과 단자대(11) 사이의 틈에 접촉압을 준 상태로 설치되고, 단자대(11)의 내벽과 제 1의 고정 철심(14) 사이에서 구성되는 공간인 접점실(接点室)(37b)을 방수(防水)한다.
로드(24)에는 고정 부재(33)에 의해 접점 스프링(34), 절연재(35a, 35b), 가동 접점(36)이 축방향으로 활주 가능하게 지지된다. 접점 스프링(34)은 가동 접점(36)을 고정 접점(30a, 31a) 방향으로 가세, 절연재(35a, 35b)는 가동 접점(36)을 절연하도록, 가동 접점(36)은 고정 접점(30a, 31a)과 대향하는 위치에 마련된다.
복귀 스프링(25)은 로드(24)와 가동 철심(18)을 제 2의 고정 철심(22) 방향으로 가세하도록 단자대(11)와 고정 부재(33)의 사이에 설치된다.
단자대(11)에는 절연 부재(37), 전자 계전기(7)의 여자 단자(27), 전자석(9)의 여자 단자(38), 여자 단자(27, 38)를 고정하는 고정 부재(26), 배터리 단자(30), 모터 단자(31), 패킹(39), 배터리 단자(30)와 모터 단자(31)를 고정하는 고정 부재(40)를 구비한다.
절연 부재(37)는 절연 재료이고, 여자 단자(27, 38), 배터리 단자(30), 모터 단자(31)를 고정하기 위한 관통 구멍(37a), 고정 접점(30a, 31b) 방향으로 가동 접점(36)이 축방향으로 이동 가능한 공간인 접점실(37b), 제 1의 고정 철심(14)측의 단면에 패킹(23)의 당접면(37c)을 구비한다. 여자 단자(27, 38)는 차량측의 배선과 여자 코일(19, 28)을 착탈 가능하게 하는 단자이고, 고정 부재(26)는 중공 원통형상으로 내부를 구출선(19a, 28a)이 관통함과 함께 단부를 눌러 넓힘으로써 여자 단자(27, 38)를 고정하고, 배터리 단자(30)는 가동 접점(36)측에 주접점(6)을 구성하는 고정 접점(30a)과 그 반대측에 차량측의 배터리로부터의 배선이 접속되는 나사부(30b)를 구비하고, 모터 단자(31)는 가동 접점(36)측에 주접점(6)을 구성하는 고정 접점(31a)과 그 반대측에 모터(1)로부터의 배선이 접속되는 나사부 31b를 구비하고, 배터리 단자(30)와 모터 단자(31)는 고정 부재(40)로 절연 부재(37)에 고정된다.
비자성 부재(13)는 비자성 재료이고, 전자 계전기(7)와 전자석(9)의 자기 회로를 분리하고, 전자 계전기(7)측의 단면이 가동 철심(18)과 제 2의 고정 철심(22)에 맞닿고, 전자석(9)측의 단면이 고정 철심(41)에 맞닿고, 내주는 제 2의 고정 철심(22)과 억지끼워맞춤의 치수 관계에 있다. 예를 들면, 비자성 부재(13)의 내경 < 제 2의 고정 철심(22)의 외경의 치수 관계에 있다.
다음에, 전자석(9)에 관해 설명한다. 전자석(9)은 여자 코일(28), 감는 테두리(29), 지지 부재(16), 고정 철심(41), 복귀 스프링(42), 가동 철심(17)을 구비한다.
여자 코일(28)은 도전재이고, 감는 테두리에 감겨지고, 여자 코일(28)의 단부는 구출선으로서 감는 테두리의 구출부로부터 인출된다. 도 10은 도 5의 단면 C-C이고 전자석(9)의 구출부를 도시한 도면이다. 일단인 감기시작측 구출선(28a)은 전자석(9)의 구출부(29a), 전자 계전기(7)의 구출부(20b), 고정 부재(26)를 통과하여 단자대(11)의 외부까지 인출되고 여자 단자(38)에 도전 가능하게 고정된다. 타단인 감기끝측 구출선(28b)은 구출부(29b)를 통과하여 고정 철심(41)의 전자 계전기(7)측에 인출되고, 고정 철심(41)의 전자 계전기(7)측의 단면에 도통 가능하게 고정된다.
감는 테두리(29)는 절연재이고, 몸통부, 고정 철심(41)측의 벽, 저부측의 벽으로 구성되는 공간에 여자 코일(28)이 감겨지고, 고정 철심(41)측의 벽부터 돌출한 구출부(29a, 29b)로부터 여자 코일(28)의 구출선이 인출된다. 도 11이 감는 테두리(29)를 도 3의 방향에서 본 도면, 도 12가 감는 테두리(29)를 도 6의 방향에서 본 도면이다, 구출부는 감기시작측 구출선(28a)을 인출하는 구출부(29a)와 감기끝측 구출선(28b)을 인출하는 구출부(29b)가 180°대향한 위치에 마련되고, 고정 철심(41)의 노치를 관통하고 있다. 감기시작측 구출선(28a)을 인출하는 구출부(29a)에 관해서는 전자 계전기(7)의 여자 코일(19)과 계철(12)과의 접촉으로부터 보호하기 위해, 감기끝측 구출선(28b)을 인출하는 구출부(29b)보다도 길게 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)의 단자대(11)측의 벽 부근까지 돌출하고 있다. 이 구출부(29a)는 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)의 노치(20d)를 관통하고 있기 때문에, 구출부(29a)와 노치부(20d)로 전자석(9)의 감는 테두리(29)와 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20) 사이의 회전 방향의 위치 결정이 구성된다. 또한 저부(12a)측에는 계철(12)의 암나사(12e)를 관통한 체결 나사(12e)의 릴리프부(29c)가 설치된다. 또한, 29d는 저부(12a)측의 릴리프부(29c)와 이어지는 평탄부이다. 29e는 삽통 홈이고, 구출선(28b)이 삽통한다. 29f는 감합부이고, 지지 부재(16)가 도시하지 않은 외주 차양부가 감합된다. 29g는 감는 테두리(29)의 중공부이다. 29h는 삽통 홈이고, 구출선(28a)이 삽통한다.
지지 부재(16)는 비자성 재료이고, 감는 테두리(29)의 몸통부 내주에 설치되고, 내주면이 가동 철심(17)의 활주면을 형성하고, 저부(12a)측의 단부는 계철(12)의 내주에 감합되고, 고정 철심(41)측의 단부의 내주면은 고정 철심(41)의 외주에 감합된다. 고정 철심(41)측의 단부는 외측으로 절곡되어 고정 철심(41)과 감는 테두리(29) 사이에 끼어져서 고정된다.
고정 철심(41)은 자성 재료이고, 자기 회로를 구성하고, 외경이 작은 부분이 지지 부재(16)의 내주에 감합되고, 외경이 큰 부분이 계철(12)에 감합되고, 전자 계전기(7)측의 단면은 비자성 부재(13)의 접촉면이면서 구출선(28b)을 도전 가능하게 고정하는 면, 가동 철심(17)측의 단면은 가동 철심(17)의 당접면과 복귀 스프링(42)의 당접면을 구비하고 있다. 전자석(9)의 고정 철심(41)은 전자 계전기(7)의 제 1의 고정 철심(14)과 달리 단자 체결시의 외력을 받을 필요가 없기 때문에 계철(12)의 내경과 고정 철심(41)의 외경은 헐거운 끼워맞춤의 치수 설정이지만, 감합부(41a)가 자기 회로를 구성하고 있기 때문에 간극은 극력 작게 설정된다. 예를 들면, 계철(12)의 내경 > 고정 철심(41)의 외경의 치수 설정이다.
복귀 스프링(42)은 고정 철심(41)과 가동 철심(17)의 사이에 설치되고 가동 철심(17)을 축방향 시프트 레버(8)측으로 가세한다.
가동 철심(17)은 자성 재료이고, 계합부(43), 피니언 가세 스프링(44), 고정 부재(45)를 구비하고 있고, 지지 부재(16)의 내주면 축방향으로 활주 가능하게 지지되고, 복귀 스프링(42)의 힘으로 축방향 시프트 레버(8) 방향으로 가세되어 있다. 계합부(43)는 축방향 시프트 레버(8)와 가동 철심(17)을 계합하는 부재이고, 가동 철심(17)측 일단의 대경부가 피니언 가세 스프링(44)과 맞닿고, 타단은 축방향 시프트 레버(8)와 계합한다. 피니언 가세 스프링(44)은 계합부(43)와 고정 부재(45)의 사이에 마련되고, 계합부(43)보다도 가동 철심(17)의 고정 철심(41) 방향의 이동량이 큰 경우에 축방향 시프트 레버(8)를 고정 철심(41) 방향으로 가세한다.
다음에, 이 스타터용 전자 스위치 장치(10)의 조립 방법에 관해 설명한다. 스타터용 전자 스위치 장치(10)의 조립에는 조립 치구를 이용한다. 조립 치구는 계철(12)의 저부가 맞닿는 평면, 암나사(12e)와 감합하는 위치 결정 핀을 구비하고 있다. 위치 결정 핀의 길이는 감는 테두리(29)의 릴리프부(29c)와 감합되는 높이까지 연장되어 있기 때문에, 계철(12)과 전자석(9)의 감는 테두리(29) 사이의 회전 방향의 위치 결정이 가능해진다.
우선, 계철(12)의 개구부를 하늘방향(天方向)을 향하게 하여 조립 치구에 싣는다. 다음에 전자석(9)을 계철(12)의 개구부로부터 저부(12a)를 향하여 삽입한다(전자석(9)의 복귀 스프링(42)과 가동 철심(17)은 그 밖의 부품 조립 완료 후에 조립하여도 좋다). 계철(12)과 고정 철심(41) 사이는 헐거운 끼워맞춤의 치수 관계에 있기 때문에, 삽입하는데 즈음하여 큰 힘은 불필요하다. 예를 들면, 계철(12)의 내경 > 고정 철심(41)의 외경의 치수 관계에 있다.
계철(12)에 대한 전자석(9)의 위치는 전자석(9)의 감는 테두리(29)와 저부(12a)가 맞닿음에 의해, 높이 방향의 위치, 계철(12)의 내경과 전자석(9)의 고정 철심(41)의 외경에서 지름 방향의 위치, 조립 치구의 위치 결정 핀과 감는 테두리(29)의 릴리프부(29c)로 둘레 방향(회전 방향)의 위치가 정해진다.
계속해서, 전자 계전기(7)를 삽입하는데, 우선, 단자대(11)와 복귀 스프링(25)을 제외한 부분을 삽입한다. 이 때, 전자석(9)의 구출부(29a)와 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)의 노치(20d)로 회전 방향의 위치가 결정된다. 삽입 완료 후, 고정 철심(14)을 계철(12)에 압입 고정한 것으로 지름 방향의 위치와 높이 방향의 위치가 결정된다.
계속해서, 복귀 스프링(25), 단자대(11)를 삽입하고, 단자대(11)를 복귀 스프링(25)의 반력과 패킹(23)의 반력을 합친 하중 이상의 하중으로 고정 철심(14) 방향으로 압압한 상태에서 계철(12)의 코킹부(12b)를 코킹하여, 단자대(11)를 고정한다.
다음에, 전자 계전기(7)와 전자석(9)의 동작에 관해 설명한다. 우선, 전자 계전기(7)의 동작인데, 여자 단자(27)에 전압이 인가되면 여자 코일(19)에 전류가 흐르고, 자계가 발생한다. 이 전류가 소정의 전류 이상이 되면, 가동 철심(18)과 고정 철심(14) 사이에 작용하는 흡인력이 복귀 스프링(25)과 접점 스프링(34) 및 마찰 저항을 극복하여, 가동 철심(18)이 고정 철심(14)에 흡착된다. 로드(24)는 가동 철심(18)의 고정 철심(14)측의 단면과 맞닿아 있기 때문에, 가동 철심(18)이 고정 철심(14) 방향으로 움직이면 로드(24)도 함께 이동한다. 로드(24)가 이동한다면 로드(24)에 지지되어 있는 가동 접점(36)도 움직이고, 가동 철심(18)이 소정량 움직이면 가동 접점(36)과 고정 접점(30a, 31a)이 접촉한다.
또한, 가동 철심(18)이 고정 철심(14) 방향으로 움직이면, 접점 스프링(34)의 하중이 가동 접점(36)과 고정 접점(30a, 31a) 사이에 주어진다. 가동 접점(36)과 고정 접점(30a, 31a)이 맞닿면, 배터리로부터 모터(1)에 전력이 공급되고 모터(1)가 회전한다. 여자 단자(27)에의 전압 인가를 멈추면, 여자 코일(19)에 전류가 흐르지 않게 되고, 자계가 사라지고, 복귀 스프링(25)과 접점 스프링(34)의 하중으로 로드(24)와 가동 철심(18)은 원래의 위치로 되돌아오기 때문에, 가동 접점(36)과 고정 접점(30a, 31a)은 떨어지고, 배터리로부터의 전력 공급이 없어지기 때문에 모터(1)는 정지한다.
계속해서, 전자석(9)의 동작에 관해 설명한다. 전자석(9)의 여자 단자(38)에 전압이 인가되면 여자 코일(28)에 전류가 흐르고, 자계가 발생한다. 이 전류가 소정의 전류 이상이 되면, 가동 철심(17)과 고정 철심(41) 사이에 작용하는 흡인력이 복귀 스프링(42)과 피니언 가세 스프링(44) 및 마찰력을 극복하여, 가동 철심(17)이 고정 철심(41)에 흡착된다. 가동 철심(17)이 고정 철심(41) 방향으로 흡인되면, 축방향 시프트 레버(8)를 통하여 피니언 기어(5)는 링 기어(4)의 방향으로 이동하는데, 피니언 기어(5)와 링 기어(4)의 단면끼리가 맞닿아 피니언 기어(5)가 링 기어(4)의 치면(齒面)에 들어가지 않은 경우는, 가동 철심(17)만이 더욱 움직임으로써 피니언 가세 스프링(44)의 휨량이 발생하고, 피니언 가세 스프링(44)의 하중으로 축방향 시프트 레버(8)를 통하여 피니언 기어(5)를 링 기어(4) 방향으로 가세한다.
이 실시의 형태 1에서는, 전자 계전기(7)의 가동 철심(18)의 중심축과 전자석(9)의 가동 철심(17)의 중심축을 동축상에 직렬로 배치하고, 전자 계전기(7)의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철(12)과 전자석(9)의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철(12)을 일체로 구성함에 의해, 소형화를 도모할 수 있음과 함께, 전자석(9)의 감는 테두리(29)로부터 돌출하여 마련되고, 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)를 관통하여 계합되고, 전자석(9)의 여자 코일(28)의 구출선(28a)을 보호하는 구출부(29a)를 구비함에 의해, 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)와 전자석(9)의 감는 테두리(29)의 둘레 방향(회전 방향)의 위치 결정을 행할 수가 있다
또한, 이 실시의 형태 1에서는, 전자 계전기(7)의 전자석(9)과 축방향 반대측에 설치되고, 주회로를 구성하는 주접점(6)이 설치되는 단자대(11)에 마련된 감합구멍(11a)에, 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)로부터 돌출한 구출부(20a, 20b) 또는 전자석(9)의 감는 테두리(29)로부터 돌출한 구출부(29a, 29b)가 감합함에 의해, 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)와 단자대(11)의 회전 방향의 위치 결정을 행할 수가 있다.
실시의 형태 2.
본 발명의 실시의 형태 2에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 13에 의거하여 설명한다. 도 13은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도시하는 단면도이다. 이 실시의 형태 2에 의한 전자 계전기(7)의 외주에 위치하는 계철(12)의 내경은, 전자석(9)의 외주에 위치하는 계철(12)의 내경보다도 크게 구성하고 있다. 또한, 전자 계전기(7)의 제 1의 고정 철심(14)의 외경은, 전자석(9)의 고정 철심(41)의 외경보다도 크게 구성하고 있다.
본 발명의 실시의 형태 2에서의 계철(12)의 몸통부(12d)의 내경은 예를 들면 6단계로 나뉘어서 구성되어 있는 경우를 나타내고 있다. 계철(12)의 몸통부(12d)의 내경의 크기는, 제 1의 몸통부(12d1) < 제 2의 몸통부(12d2) < 제 3의 몸통부(12d3) < 제 4의 몸통부(12d4) < 제 5의 몸통부(12d5) < 제 6의 몸통부(12d6)와 같이 구성되어 있고, 제 1의 몸통부(12d1)는 전자석(9)의 여자 코일(28)의 외주에 위치하고, 제 2의 몸통부(12d2)에는 전자석(9)의 고정 철심(41)이 감합되고, 제 3의 몸통부(12d3)는 비자성 부재(13)의 외주에 위치하고, 제 4의 몸통부(12d4)는 전자 계전기(7)의 제 2의 고정 철심(22)이 감합되고, 제 5의 몸통부(12d5)는 전자 계전기(7)의 여자 코일(19)의 외주에 위치하고, 제 6의 몸통부(12d6)는 전자 계전기(7)의 제 1의 고정 철심(14)이 감합된다. 제 2의 몸통부(12d2), 제 3의 몸통부(12d3), 제 6의 몸통부(12d6)의 내경과 각각에 감합되는 고정 철심(41), 비자성 부재(13), 제 2의 고정 철심(22)의 외경은 억지끼워맞춤의 치수 관계에 있다. 예를 들면, 제 2의 몸통부(12d2)의 내경 < 고정 철심(41)의 외경의 치수 관계에 있다.
이 실시의 형태 2에서는, 전자석(9) 외주의 계철(12) 내경보다도 전자 계전기(7) 외주의 계철(12) 내경을 크게 구성함에 의해, 전자석(9)의 고정 철심(41)을 계철(12)에 압입 감합한 후에, 전자석(9)의 위에 전자 계전기(7)를 조립할 수가 있어서, 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이 실시의 형태 2에서는, 전자석(9)의 고정 철심(41)보다 전자 계전기(7)의 제 1의 고정 철심(14)의 외경을 크게 함에 의해, 전자석(9)의 고정 철심(41)을 계철(12)에 압입 감합한 후에, 전자석(9)의 위에 전자 계전기(7)를 조립할 수가 있어서, 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
실시의 형태 3.
본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 14 내지 도 19에 의거하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 단자대 측에서 본 도면이다. 도 15는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 5의 A-A선에 대응한 단면도이다. 도 16은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자 계전기의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면이다. 도 17은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 5의 B-B선에 대응한 전자 계전기의 감는 테두리의 단면도이다. 도 18은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치를 도 5의 C-C선에 대응한 전자석의 감는 테두리의 단면도이다. 도 19는 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 스타터용 전자 스위치 장치에서의 전자석의 감는 테두리를 단자대 측에서 본 도면이다.
도 14에서, 배터리 단자(30)와 모터 단자(31) 사이의 중심을 잇는 직선으로 분할한 영역의 어느 한쪽의 영역, 예를 들면, 도 14에 도시하는 중심선(P)보다 상측을 영역(D)으로 하고, 다른쪽의 영역, 예를 들면, 도 14에 도시하는 중심선(P)보다 하측을 영역(E)으로 한다.
상술한 실시의 형태 1에서는, 전자 계전기(7)의 여자 단자(27)는 영역(D), 전자석(9)의 여자 단자(38)는 영역(E)에 배치된 구성이였지만, 이 실시의 형태 3에서는, 전자석(9)의 여자 단자(38)와 전자 계전기(7)의 여자 단자(27)를 어느 한쪽의 영역, 도면은 한 예로서, 도 14에 도시하는 중심선(P)보다 하측의 영역(E)에 마련하고, 전자 계전기(7)의 여자 단자(27)와 전자석(9)의 여자 단자(38)를 2극의 커넥터로서 하우징(46)에 장착하였다.
이와 같은 구성으로 하기 때문에, 상술한 실시의 형태 1에 대해, 도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 전자 계전기(7)의 감기시작측 구출선(19a)과 구출부(20a)를 영역(D)으로부터 영역(E)으로 이동하고, 전자 계전기(7)의 감기끝측 구출선(19b)과 감는 테두리(20)의 구출부(20b)를 영역(E)으로부터 영역(D)으로 이동하고, 전자 계전기(7)의 구출부(20b)를 통과하고 있던 전자석(9)의 감기시작측 구출선(28a)을 전용의 구출부(20i)로서 영역(E)에 마련하여, 전자 계전기(7)의 감기시작측 구출부(20a)의 오른편에 설치하였다. 또한, 20j는 삽통 홈이고, 구출선(19b)이 삽통한다. 20f는 감합부이고, 지지 부재(21)의 도시하지 않은 외주 차양부가 감합된다. 20g는 감는 테두리(20)의 중공부이다. 20k는 삽통 홈이고, 구출선(19a)이 삽통한다. 20l은 삽통 구멍이고, 구출선(28a)이 삽통한다.
또한, 전자 계전기(7)의 감는 테두리(20)의 노치(20d)의 위치는 도 17에 도시하는 바와 같이 구출부(20i)와 같은 방향의 위치가 되도록 배치되어 있다. 또한, 전자석(9)의 감는 테두리(29)의 구출부(29a)도 도 18 및 도 19에 도시하는 바와 같이 구출부(20i)와 같은 방향의 위치가 되도록 배치되어 있다.
이 실시의 형태 3에서는, 단자대(11)를 배터리 단자(30), 모터 단자(31)측에서 보아 배터리 단자(30)와 모터 단자(31) 사이의 중심을 이은 선으로 분할한 2개의 영역의 어느 한쪽의 영역에, 전자 계전기(7)의 여자 단자(27)와 전자석(9)의 여자 단자(38)를 설치하였기 때문에, 차량측의 배선을 접속하는 작업의 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
그런데, 상술한 각 실시의 형태에 의한 스타터용 전자 스위치 장치(10)를 사용한 스타터의 동작은 기본적으로는 상술한 특허 문헌1과 마찬가지이지만, 이것으로 한하는 것이 아니고, 전자석(9)과 전자 계전기(7)를 개개로 다른 타이밍에서 작동시키는 제어를 사용하는 것도 가능하다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 전자 계전기와 전자석을 동축상 직렬로 배치함에 의해 소형화를 도모할 수 있는 스타터용 전자 스위치 장치의 실현에 알맞다.
1 : 모터 4 : 링 기어
5 : 피니언 기어 7 : 전자 계전기
9 : 전자석 10 : 스타터용 전자 스위치 장치
11 : 단자대 11a : 감합구멍
12 : 계철 14 : 제 1의 고정 철심
17 : 가동 철심 18 : 가동 철심
20 : 감는 테두리 22 : 제 2의 고정 철심
27 : 여자 단자 28 : 여자 코일
28a : 구출선 28b : 구출선
29 : 감는 테두리 29a : 구출부
29b : 구출부 30 : 배터리 단자
31 : 모터 단자 38 : 여자 단자
41 : 고정 철심

Claims (1)

  1. 모터 회로를 개폐하는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자 계전기와, 피니언 기어를 링 기어 방향으로 움직이는 가동 철심과 고정 철심을 갖는 전자석을 구비하고, 상기 전자 계전기의 가동 철심의 중심축과 상기 전자석의 가동 철심의 중심축이 동축상에 직렬로 배치되고, 상기 전자 계전기의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철과 상기 전자석의 자기 회로이며 바깥테두리를 구성하는 계철이 일체로 구성된 스타터용 전자 스위치 장치에 있어서,
    상기 전자 계전기는 감는 테두리에 권착된 여자 코일을 가지며, 상기 전자석은 감는 테두리에 권착된 여자 코일을 가지며, 배터리 단자와 모터 단자가 배치됨과 함께 상기 전자 계전기의 상기 감는 테두리측에 감합 구멍이 형성된 단자대를 가지며,
    상기 전자석의 감는 테두리로부터 돌출하여 마련되고, 상기 전자 계전기의 감는 테두리를 관통하여 계합되고, 상기 전자 계전기의 상기 감는 테두리와 상기 전자석의 상기 감는 테두리의 회전 방향의 위치 결정을 행함과 함께 상기 전자석의 상기 여자 코일의 구출선을 보호하는 구출부와,
    상기 전자 계전기의 감는 테두리로부터 돌출하여 마련되고, 상기 전자 계전기의 상기 고정 철심을 관통함과 함께 단자대의 감합 구멍에 계합되고, 상기 단자대와 상기 전자 계전기의 상기 감는 테두리의 회전 방향의 위치 결정을 행함과 함께 상기 전자 계전기의 상기 여자 코일의 구출선을 보호하는 구출부를 구비하고,
    상기 단자대의 상기 배터리 단자와 상기 모터 단자의 중심을 이은 선으로 분할한 2개의 영역의 어느 한쪽의 영역에 상기 전자석의 여자 단자와 상기 전자 계전기의 여자 단자를 설치한 것을 특징으로 하는 스타터용 전자 스위치 장치.
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