WO2015098327A1 - マグネットスイッチ、およびこれを備えたスタータ - Google Patents

マグネットスイッチ、およびこれを備えたスタータ Download PDF

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contact shaft
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西舘　圭介
光利 阿部
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
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    • H01H50/20—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature movable inside coil and substantially lengthwise with respect to axis thereof; movable coaxially with respect to coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H01H51/065—Relays having a pair of normally open contacts rigidly fixed to a magnetic core movable along the axis of a solenoid, e.g. relays for starting automobiles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a magnet switch suitable for a starter of an internal combustion engine and a starter provided with the magnet switch.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3235783
  • an object of the present invention is to provide a highly reliable magnet switch that can stably transfer a contact shaft even when the magnet switch is reduced in size and weight.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems.
  • the solenoid is energized to attract the plunger against the fixed iron core against the force of the spring, and the contact shaft is operated by the plunger.
  • a magnetic switch for opening and closing the contact wherein the contact shaft is slidable between a first sliding support portion formed on the plunger and a second sliding support portion formed on the fixed iron core.
  • a first engagement portion is supported, and a first engaging portion for engaging the contact shaft with the plunger to propel the contact shaft in the contact closing direction is the first sliding support portion and the second sliding support portion. It is provided between the two parts.
  • Sectional drawing of the starter principal part which mounted the magnet switch of the Example Sectional drawing of the magnet switch of an Example. Sectional drawing which shows attraction
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a starter of an embodiment in which a magnet switch according to the present invention is mounted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a magnet switch according to an embodiment of the present invention.
  • a magnet switch 2 includes an exciting coil 3 that generates a magnetomotive force when energized, a coil case 4 that receives a magnetomotive force to form a magnetic path and serves as a fixed iron core, a boss 5, and a plunger 6 that serves as a movable iron core. And a biting portion that shifts the pinion 8 that engages with the lower end 7a of the shift lever 7 by using the operation in which the plunger 6 is sucked and transferred to the boss 5 side when the solenoid is operated.
  • the movable contact 9 is transferred and joined to the fixed contact 10, and the contact between the fixed contacts 10 is energized.
  • a plunger shaft 11 that engages with the shift lever 7 and moves the shift lever 7 when the plunger 6 is transferred, and a contact shaft 12 are disposed in the plunger 6.
  • the contact shaft 12 holds the collar 13 that engages with the plunger 6 and moves and presses the movable contact 9 after the plunger 6 is transferred by a predetermined stroke.
  • the contact shaft 12 is slidably supported on the radially inner peripheral surface 6 c (first sliding support portion) of the plunger 6, and the radial inner peripheral surface 5 c (second second) of the boss 5 via the collar 13. (Sliding support portion) is slidably supported.
  • the contact shaft 12 has a C return spring 14 and a plunger return spring 15 for returning the plunger 6 to the initial position and disconnecting the movable contact 9 from the fixed contact 10 after energization OFF.
  • the exciting coil 3 is energized, and the plunger 6 is attracted to one axial direction (contact closing direction) indicated by the arrow, and the axial direction of the radially inner peripheral surface 6c of the plunger 6
  • the end 6a engages with the axial end 13a of the radially outer peripheral surface 13c of the collar 13 held by the contact shaft 12 provided with the movable contact 9.
  • FIG. 4 is an operation diagram in a state where the plunger 6 is further sucked and the movable contact 9 and the fixed contact 10 are joined.
  • the collar 13 engaged with the plunger 6 in the operation shown in FIG. 3 moves the movable contact 9 via the C oscillating spring 16 and the insulating plate 17 and joins it to the fixed contact 10.
  • energization is performed from the battery-side fixed contact 10 to the motor-side fixed contact 10 via the movable contact 9 to rotate a motor (not shown).
  • the collar 13 is provided, and the surface that engages the plunger 6 and pushes the contact shaft 12 is not the tip surface 12a of the contact shaft 12 but the movable contact 9 side rather than the tip surface 12a of the contact shaft 12.
  • the structure is close.
  • the span of the receiving surface and the pressing surface is the diameter of the collar 13 with respect to the tip surface 12a portion: L1 of the contact shaft 12 as shown in FIG.
  • the axial end portion 13a of the outer circumferential surface 13c is shortened to L2, and the deformation and inclination of the contact shaft 12 are reduced at a ratio of L2 / L1.
  • the operation in a state where the movable contact 10 is disconnected from the fixed contact 9 after the key switch is turned off will be described.
  • the suction force of the plunger 6 disappears, and the plunger 6 tries to return to the other side in the axial direction (contact opening direction) indicated by the arrow by the plunger return spring 15.
  • the plunger 6 is stroked by a predetermined amount, the tip collar portion 12b of the contact shaft 12 and the axial end portion 6b of the inner peripheral surface 6c of the plunger 6 are engaged, and the return of the C return spring 14 that separates the movable contact 9 from the fixed contact 10
  • the return force of the plunger return spring 15 is further applied for separation.
  • the axial end 6b of the inner peripheral surface 6c of the plunger 6 is located on the other axial side of the axial end 6a.
  • the contact shaft 12 and the collar 13 are formed of a non-magnetic material, particularly a resin.
  • the above configuration can also be expressed as follows. 1) Engagement portion (the axial end 6a of the radially inner peripheral surface 6c of the plunger 6 and the axial end 13a of the radially outer peripheral surface 13c of the collar 13) during the closing operation of the movable contact 9, and the movable contact
  • the two engaging portions of the engaging portion 9 at the time of opening operation are located between the plunger 6 and the contact shaft 12. Is provided. 2)
  • the engaging portion at the closing operation of the movable contact 9 is formed by pushing engagement, and the engaging portion at the opening operation of the movable contact 9 is formed by hooking engagement.
  • the pressing engagement portion during the closing operation of the movable contact 9 is an end surface of an outward projecting portion formed on the outer periphery of the contact shaft 12 (for example, an axial end portion 13a portion of the radial outer peripheral surface 13c of the collar 13) and a plunger. 6 and an end surface of the inner protruding small diameter portion (for example, an axial end portion 6a of the radially inner peripheral surface 6c of the plunger 6).
  • the hook engaging portion at the time of the opening operation of the movable contact is an end surface of the outward projecting portion provided at the opposite end portion of the shaft, and an end surface of the inner projecting small diameter portion provided on the plunger at a position facing this. Consists of. 6)
  • the pressing engagement portion is located between the shaft support portion (boss 5) of the fixed iron core and the hook engagement portion.
  • the driving force of the contact shaft in the contact closing operation is applied from substantially the center of the contact shaft or from the vicinity of the movable contact, thereby preventing the deformation or inclination due to the compression of the contact shaft.
  • a stable transfer operation of the contact shaft can be obtained.
  • the position where the contact shaft is propelled further moves closer to the movable contact and leaves the radial support point of the contact shaft.
  • the compressive deformation of the contact shaft at the supporting point sliding portion is eliminated, and a more stable movement operation of the contact shaft can be realized.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications without departing from the spirit of the present invention.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.

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Abstract

マグネットスイッチを小型軽量化した場合でも接点シャフトを安定して移送することのできる、信頼性の高いマグネットスイッチを提供する。ソレノイドへ通電してスプリングの力に抗してプランジャ（６）を固定鉄心（５）に吸引し、プランジャ（６）で接点シャフト（１２）を操作して接点（９）を開閉し、接点シャフト（１２）が、プランジャ（６）に形成された第１の摺動支持部（６ｃ）と固定鉄心（５）に形成された第２の摺動支持部（５ｃ）とで摺動可能に支持されており、プランジャ（６）が接点シャフト（１２）に係合して接点閉じ方向に接点シャフト（１２）を推進させるための第１の係合部が第１の摺動支持部（６ｃ）と第２の摺動支持部（５ｃ）の間に設けられるようにマグネットスイッチを構成する。

Description

マグネットスイッチ、およびこれを備えたスタータ
　本発明は、内燃機関のスタータに好適なマグネットスイッチ、およびこれを備えたスタータに関する。
　本技術分野の背景技術として、特許第３２３５７８３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「接点シャフトを用い確実に接点同士を離間するマグネットスイッチを提供する」と記載されている。
特許第３２３５７８３号公報
　特許文献１のような従来の構成において、マグネットスイッチの小型軽量化のため、接点シャフトを小径化したり、材質を変えたりした場合、次のような課題があった。すなわち、プランジャの吸引時において、プランジャの内周底面と接点シャフト先端面を係合させ接点シャフトを移送させる際の接点シャフトの変形や傾きが大きくなり、結果として接点シャフト支持部の摺動抵抗が大きくなって摺動しなくなったり、接点シャフトの破損を招いたりするおそれがあった。
　そこで本発明は、マグネットスイッチを小型軽量化した場合でも接点シャフトを安定して移送することのできる、信頼性の高いマグネットスイッチを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ソレノイドへ通電してスプリングの力に抗してプランジャを固定鉄心に吸引し、当該プランジャで接点シャフトを操作して接点を開閉するマグネットスイッチであって、前記接点シャフトが、前記プランジャに形成された第１の摺動支持部と前記固定鉄心に形成された第２の摺動支持部とで摺動可能に支持されており、プランジャが前記接点シャフトに係合して接点閉じ方向に前記接点シャフトを推進させるための第１の係合部が前記第１の摺動支持部と前記第２の摺動支持部との間に設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、マグネットスイッチを小型軽量化した場合でも接点シャフトを安定して移送することのできる、信頼性の高いマグネットスイッチを提供することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
実施例のマグネットスイッチを実装したスタータ要部の断面図。 実施例のマグネットスイッチの断面図。 図２のマグネットスイッチの吸引動作（プランジャとカラーが係合）を示す断面図。 図２のマグネットスイッチの吸引動作（可動接点と固定接点接合）を示す断面図。 図２のマグネットスイッチの開放動作を示す断面図。
　以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
　図１は、本発明によるマグネットスイッチを実装した一実施例のスタータ要部を示す断面図である。図２は、本発明による一実施例のマグネットスイッチを示す断面図である。図１，図２を同時に参照して、本実施例のマグネットスイッチの構成について説明する。
　図１において、スタータは、スタータ本体１とマグネットスイッチ２とから構成される。そして、図２において、マグネットスイッチ２は、通電により起磁力を発生する励磁コイル３と、起磁力を受け磁路を形成し固定鉄心となるコイルケース４、ボス５と、可動鉄心となるプランジャ６により構成されるソレノイド部と、ソレノイド動作時にプランジャ６がボス５側に吸引移送する動作を利用してシフトレバー７を移送させ、シフトレバー７下端７ａと係合するピニオン８をシフトさせる噛み込み部と、プランジャ６移送時、可動接点９を移送させ固定接点１０と接合させ、固定接点１０間の通電を行う接点部からなる。このときプランジャ６内には、シフトレバー７と係合しプランジャ６の移送時にシフトレバー７を移送させるプランジャシャフト１１と、接点シャフト１２が配設されている。
　接点シャフト１２は、所定のストローク分プランジャ６移送後、プランジャ６に係合し可動接点９を移送押圧させるカラー１３を保持している。接点シャフト１２は、プランジャ６の径方向内周面６ｃ（第１の摺動支持部）に摺動可能に支持され、また、カラー１３を介してボス５の径方向内周面５ｃ（第２の摺動支持部）に摺動可能に支持されている。また接点シャフト１２は、通電ＯＦＦ後、プランジャ６を初期位置へ戻し、可動接点９を固定接点１０から切り離すためのＣリターンスプリング１４とプランジャリターンスプリング１５を有している。
　図３を用いて、マグネットスイッチ２の吸引時の動作について説明する。キースイッチ（図示せず）をＯＮすることにより励磁コイル３に通電し、プランジャ６が矢印で示す軸方向一方側（接点閉じ方向）に吸引され、プランジャ６の径方向内周面６ｃの軸方向端部６ａと、可動接点９を備える接点シャフト１２に保持されたカラー１３の径方向外周面１３ｃの軸方向端部１３ａとが係合する。
　図４は、さらにプランジャ６が吸引され、可動接点９と固定接点１０が接合した状態の動作図である。図３に示した動作でプランジャ６と係合したカラー１３は、Ｃオシバネ１６、絶縁板１７を介して可動接点９を移送させ、固定接点１０に接合させる。接合後、バッテリ側の固定接点１０からモータ側の固定接点１０へ可動接点９を介して通電が行われ、モータ（図示せず）を回転させる。
　ここで、本実施例ではカラー１３を設け、プランジャ６と係合し接点シャフト１２を押す面を、接点シャフト１２の先端面１２ａではなく、接点シャフト１２の先端面１２ａよりも可動接点９側に近づけた構成としている。プランジャ６と接点シャフト１２の係合位置を可動接点９に近づけたことで、図４のように受面と押面のスパンは接点シャフト１２の先端面１２ａ部：Ｌ１に対し、カラー１３の径方向外周面１３ｃの軸方向端部１３ａ部：Ｌ２と短くなり、Ｌ２÷Ｌ１の割合で接点シャフト１２の変形、傾きは低減する。
　図５を用いて、キースイッチＯＦＦ後、固定接点９から可動接点１０を切り離す状態の動作を説明する。キースイッチＯＦＦ後、プランジャ６の吸引力はなくなり、プランジャリターンスプリング１５により矢印で示す軸方向他方側（接点開き方向）にプランジャ６は戻ろうとする。プランジャ６が所定量ストロークしたところで接点シャフト１２の先端つば部１２ｂとプランジャ６の内周面６ｃの軸方向端部６ｂが係合し、固定接点１０から可動接点９を切り離すＣリターンスプリング１４の戻り力に加え、さらにプランジャリターンスプリング１５の戻り力を加え切り離す。ここで、プランジャ６の内周面６ｃの軸方向端部６ｂは、軸方向端部６ａの軸方向他方側に位置している。固定接点１０から可動接点９を切り離した後は図２に示す初期位置の状態となる。
　上述したように構成することで、マグネットスイッチ２を小型化しＣリターンスプリング１４の荷重を低下させたとしても、プランジャリターンスプリング１５の荷重を加えて補助することができ、キースイッチＯＦＦ後、固定接点１０から可動接点９を切り離す時の信頼性を確保できる。
　なお、接点シャフト１２、カラー１３は非磁性体、特に樹脂で成形される。
　また、接点シャフト１２とカラー１３を一体成形し、接点シャフト１２の先端つば部１２ｂに別体部材を組み付け保持させても、上述の構成と同様の効果を得ることができる。
　以上の構成は、次のように表現することもできる。　
　１）可動接点９の閉じ動作時の係合部（プランジャ６の径方向内周面６ｃの軸方向端部６ａとカラー１３の径方向外周面１３ｃの軸方向端部１３ａ部）と、可動接点９の開き動作時の係合部（接点シャフト１２の先端つば部１２ｂとプランジャ６の内周面６ｃの軸方向端部６ｂ）の２つの係合部がプランジャ６と接点シャフト１２との間に設けられている。　
　２）可動接点９の閉じ動作時の係合部は押し当て係合で、可動接点９の開き動作時の係合部は引っ掛け係合によって形成されている。　
　３）２つの係合部間の距離はプランジャのストロークより短い。　
　４）可動接点９の閉じ動作時の押し当て係合部は接点シャフト１２の外周に形成した外方突出部の端面（例えばカラー１３の径方向外周面１３ｃの軸方向端部１３ａ部）とプランジャ６の内側突出小径部の端面（例えばプランジャ６の径方向内周面６ｃの軸方向端部６ａ）とで構成される。　
　５）可動接点の開き動作時の引っ掛け係合部はシャフトの反接点側端部に設けた外方突出部の端面と、これに対面する位置でプランジャに設けられた内側突出小径部の端面とで構成される。　
　６）固定鉄心のシャフト支持部（ボス５）と引っ掛け係合部との間に押し当て係合部が位置する。
　以上説明したごとく、本発明によれば、接点閉動作における接点シャフトの推進力が接点シャフトの略中央もしくは可動接点の近傍より付加されることで、接点シャフトの圧縮によるたわみ変形または傾きを防止し、接点シャフトの安定した移送動作を得ることが出来る。
　さらに、接点シャフトの外周にカラーを設置し、プランジャとの係合面とすることで、接点シャフトの推進力付加位置がさらに可動接点に近接するとともに、接点シャフトの径方向支持点を離れるため、支持点を摺動部位における接点シャフトの圧縮変形が解消され、接点シャフトのより安定した移動動作を実現することができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　　１　　　スタータ本体
　　２　　　マグネットスイッチ
　　３　　　励磁コイル
　　４　　　コイルケース
　　５　　　ボス
　　６　　　プランジャ
　　６ａ　　径方向内周面
　　６ｂ　　内周面
　　７　　　シフトレバー
　　７ａ　　下端
　　８　　　ピニオン
　　９　　　可動接点
　　１０　　固定接点
　　１１　　プランジャシャフト
　　１２　　接点シャフト
　　１２ａ　先端面
　　１２ｂ　先端つば部
　　１３　　カラー
　　１４　　Ｃリターンスプリング
　　１５　　プランジャリターンスプリング
　　１６　　Ｃオシバネ
　　１７　　絶縁板

Claims (14)

  1. 　ソレノイドへ通電してスプリングの力に抗してプランジャを固定鉄心に吸引し、
    　当該プランジャで接点シャフトを操作して接点を開閉するマグネットスイッチであって、
    　前記接点シャフトが、前記プランジャに形成された第１の摺動支持部と前記固定鉄心に形成された第２の摺動支持部とで摺動可能に支持されており、
    　プランジャが前記接点シャフトに係合して接点閉じ方向に前記接点シャフトを推進させるための第１の係合部が前記第１の摺動支持部と前記第２の摺動支持部との間に設けられているマグネットスイッチ。
  2. 　請求項１に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記ソレノイドへの通電がＯＦＦされ、前記プランジャが前記スプリングの力で初期位置に戻る際、
    　所定量ストロークしたところで、接点シャフトの端部に設けた第２の係合部がプランジャ内径部と係合されるように構成されたマグネットスイッチ。
  3. 　請求項１において、
    　前記第１の係合部が、前記接点シャフトに嵌合されたカラーによって形成されたマグネットスイッチ。
  4. 　コイルが通電されてプランジャがスプリングの力に抗して所定量ストロークしたところで、前記プランジャがシャフトと係合して当該シャフトを接点閉位置に移動させるマグネットスイッチであって、
    　前記プランジャと前記シャフトとの第１の係合部が、前記シャフトの軸方向中間位置で固定鉄心近傍に形成されているマグネットスイッチ。
  5. 　請求項４に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記コイルが消勢されてプランジャがスプリングによって初期位置に戻る際、
    　前記プランジャが所定量ストロークしたところで、第１の係合部とは逆方向の係合状態で前記プランジャと前記シャフトとが係合する、第２の係合部を有するマグネットスイッチ。
  6. 　ソレノイドと、
    　前記ソレノイドによって駆動されるプランジャと
    を有するマグネットスイッチであって、
    　前記プランジャと摺動可能に設けられた第１のシャフトと第２のシャフトとを備え、
    　前記プランジャと第２のシャフトとはプランジャのストローク時に係合する係合部を備えるマグネットスイッチ。
  7. 　請求項６に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記第２のシャフトが、可動接点を駆動するマグネットスイッチ。
  8. 　請求項６に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記プランジャは、
    　前記第１のシャフトと係合する第１の係合部と、
    　前記第２のシャフトと係合する第２の係合部とを備えるマグネットスイッチ。
  9. 　請求項８に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記プランジャは、前記第１のシャフトを押圧するトーションスプリングを備えるマグネットスイッチ。
  10. 　請求項８に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記プランジャは、軸方向両端面に開口部を有し、
    　軸方向一方側の前記開口部から前記第１のシャフトが突出し、
    　軸方向他方側の前記開口部から前記第２のシャフトが突出しているマグネットスイッチ。
  11. 　請求項８に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記第２の係合部は前記プランジャのストロークの方向に対応して２箇所の係合部を有することを特徴とするマグネットスイッチ。
  12. 　ソレノイドへ通電してスプリングの力に抗してプランジャを固定鉄心に吸引し、
    　当該プランジャで接点シャフトを操作して接点を開閉するマグネットスイッチであって、
    　前記接点シャフトとプランジャとを組合せた際の軸方向長さが可変であり、
    　前記プランジャを介して前記接点シャフトを接点開方向に移動することができるプランジャリターンスプリングを有し、
    　前記プランジャの径方向内周面に前記接点シャフトとの係合部を有するマグネットスイッチ。
  13. 　請求項１２に記載のマグネットスイッチにおいて、
    　前記プランジャリターンスプリングの軸方向寸法内で当該プランジャリターンスプリングの内径側に前記係合部が位置するマグネットスイッチ。
  14. 　請求項１乃至１３のいずれかに記載のマグネットスイッチを備えたスタータ。
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