CN102693878B - 结合有触点位移限制构件的电磁开关 - Google Patents

Abstract

一种电磁开关，其中，流经线圈的电流使柱塞通过磁吸引力、抵抗复位弹簧的回复力而轴向移位，从而将活动触点轴向移位抵靠固定触点，并由此使得电流经由触点流动。一个或多个触点位移限制构件设置在固定触点的与活动触点相反的一侧上，用于限制活动触点在固定触点已经因反复的转换操作而磨损时能够轴向移位的程度。由此，防止活动触点无法回复至“触点断开”位置的状况。

Description

结合有触点位移限制构件的电磁开关

技术领域

本发明涉及一种电磁开关，该电磁开关将被连接在电路中，该电磁开关是可控的，用于断开/闭合开关触点以中断/实现由该电路向诸如DC电机之类的负载的电流供给。

背景技术

在下文中被称为参考文献1的美国专利申请公开No.2009/0183595中描述了电磁开关的示例，该开关结合在用于车辆的驱动发动机的起动器装置中(其中，于此所用的“车辆”意指机动车辆，“发动机”意指内燃发动机，而“电机”意指DC电机)。在该装置中，第一螺线管致动起动器电机的小齿轮以使其压靠在车辆发动机的环形齿轮上。(电磁开关的)第二螺旋管用于断开/闭合开关触点，这些开关触点连接在将电流供给至起动器电机的电路中。分别单独控制第一螺线管和第二螺线管。这使得能够分别单独控制由第一螺线管致动小齿轮的正时和通过第二螺线管的作用向起动器电机供给电流的正时。这些正时可由此最为理想地确定用于怠速停止***的目的。

安装在车辆中的怠速停止***的功能基本如下。当车辆临时停止(例如，于交通灯处或由于交通堵塞所致)时，怠速停止***自动暂停向车辆发动机的燃料供给，使该发动机停止。此后，当车辆驾驶员执行表示要使车辆运动的某些预定动作(例如，松开制动器踏板、或将自动变速器切换至前进档)时，怠速停止***自动操作起动器装置以重起动该发动机。

由此可减少废气排放，并降低燃料消耗量，使得这种怠速停止***已经得到日益增加地应用。

然而，与未结合有这种***的车辆相比，怠速停止***具有如下缺点：停止/重起动发动机的频率显著增大。由此，相应地增大了使用起动器装置的频率。当将参考文献1的起动器装置与这种怠速停止***一起使用时，与常规***相比，断开/闭合开关触点的频率被增大了约10倍。因此，相应地增大了开关触点的磨损速率，从而实质上缩短了开关触点的工作寿命。

将参照图10更为详细地描述这一点，图10是已知类型的电磁开关的内部的截面图。所示构造与对比文献1的图1和图2中所示的电磁开关6的构造基本上相同。在图10的电磁开关100中，当电流流过线圈110时，固定铁芯120被磁化，从而沿着轴向方向拉动柱塞130。一对端子螺栓150和160固定在塑料盖140(在该处，于此所用的“塑料”意指聚合物树脂)中，并且分别连接于固定触点170和171。

端子螺栓150和160包括B-端子螺栓150和M-端子螺栓160，该B-端子螺栓150连接于车辆用电池的正电位，而该M-端子螺栓160连接于起动器电机，即，经由起动器电机的电枢绕组连接于该电池的负电位。固定触点170和171位于塑料盖140的内部中的触点室内，分别附接(电连接)于B-端子螺栓150和M-端子螺栓160。

活动触点180位于固定触点170和171的与柱塞130轴向相反的一侧，并且压靠在杆190的端面上，该杆190在其另一端处固定地附接于柱塞130。

当电流未流经线圈110时，柱塞130由位于固定铁芯120与柱塞130之间的复位弹簧210轴向向右(如在图10中所见)迫压。在该状况下，活动触点180被保持成与固定触点170和171分离开，以便断开开关触点。于此用于描述电磁开关的内部部件的术语“轴向的”和“轴向地”将被理解为指电磁开关的与柱塞的中央轴线平行(即，与柱塞的位移方向平行)的方向。

当电流流过线圈110从而使固定铁芯120磁化时，柱塞130朝向固定铁芯120受到吸引，并由此使杆190轴向向左移位，使复位弹簧210压缩。由此，使触点加压弹簧200能够迫压活动触点180，使其与固定触点170和171中的每一个电接触，以使开关触点闭合。

在已经执行了很多次开/关转换操作的使用期内，固定触点170和171中的一个或两者会被完全磨损。这里，于此应用于固定触点的术语“完全磨损”意指固定触点的一部分已经在轴向方向上磨损了与其(原始)厚度相等的量。在实践中，固定触点170和171不会以相同的速率磨损，正侧端子的磨损速率大于负侧端子的磨损速率。这示于图11中，其中，附接于B-端子螺栓150的第一固定触点170已经被完全磨损，而第二固定触点171保持仅部分磨损。出于相似的原因(同样如所示)，与第二固定触点171直接接触的活动触点180的表面区域将以比接触第一固定触点170的表面区域更快的速率磨损。

当闭合开关触点时，在第一固定触点170的一部分处于完全磨损状况的情况下，例如如图11中所示，活动触点180的外侧部分(例如，如图11中所见，上侧部分)可穿透超出第一固定触点170的厚度，并由此可能变倾斜。在该状况下，当随后中断流过线圈110的电流时，活动触点180的外侧部分可能被吸靠在第一固定触点170的磨损部分上。当这种状况发生时，在最坏的情况下，由复位弹簧210施加的回复力可能不足以使活动触点180回复至“触点断开”位置。由此，电磁开关将被保持处于“触点闭合”状态，将电流持续供给至起动器电机。

另外的危险如下。当暂停流经线圈110的电流时，活动触点180可能因触点熔焊而粘附于触点170、171中的一个或两者，因而必须由复位弹簧210施加足够大的力用于克服这种粘附。然而，在该阶段中，当第一固定触点170和/或第二固定触点171已经完全磨损时，这些触点与活动触点180之间的接触区域的尺寸、位置和形状将已经相对于其原始状况而言发生了相当大的改变。作为这些改变的结果，如果发生触点熔焊，则使活动触点180与固定触点170和171分离开所需要的力的大小可能超过由弹簧210施加的回复力，使得活动触点180将保持处于“触点闭合”位置。

发明内容

因此，需要通过提供一种电磁开关来克服上述问题，该电磁开关可防止因电磁开关的固定触点的磨损所引起的电磁开关的活动触点不能可靠地返回至用于中断经由固定触点和活动触点的电流流动的位置。

根据第一方面，本公开提供了一种电磁开关，该电磁开关包括开关触点和螺线管，开关触点连接在电路中，用于根据处于断开/闭合状态的开关触点而通/断对电力负载的电流供给，该螺线管用于操作开关触点。螺线管包括线圈和由磁性材料形成的柱塞，该柱塞根据电流是否流过线圈而将开关触点致动为闭合或断开。开关触点包括活动触点和一对固定触点，这对固定触点适于分别连接于电路的高电位(正电位)侧和低电位(负电位)侧，活动触点由柱塞致动用于将固定触点彼此连接/断开连接。

电磁开关还包括一个或多个触点位移限制构件，这些触点位移限制构件由电绝缘材料形成并设有轴向端面，这些轴向端面设置成与固定触点的触点反面相对。于此，“触点反面”意指位于固定触点的与在开关触点闭合时由活动触点接触的表面相反的一侧上的表面。触点位移限制构件用于在固定触点中的一个或两者已经完全磨损时，即当活动触点已经暴露于触点限制构件的一个或多个时，限制活动触点的轴向位移的程度。

具体来说，当固定触点中的一个或两者已经(由于反复的开/关转换操作)磨损了与其原始厚度一样大的量时，触点位移限制构件用于限制活动触点在开关触点闭合时能够在固定触点之间移动(超过固定触点的触点反面)的程度。由此，可确保活动触点不会变为被吸靠在固定触点上以及因此阻止电磁开关返回至断开状态。由此，可避免使电流被持续不断地供给至电力负载的开关故障的危险。

根据第二方面，这种电磁开关优选地构造为触点位移限制构件的相应的端面(相对于轴向方向)与固定触点的触点反面相接触。这用于可靠地确保：即使是在固定触点中的一个或两者已经完全磨损的情况下，活动触点也无法(在固定触点之间)轴向移动比固定触点的原始厚度大的程度。

根据第三方面，固定触点的触点反面可形成有凹部(凹入的区域)，这些凹部构造成用于容置触点位移限制构件的轴向端面中的相应的轴向端面。这使得触点位移限制构件甚至在固定触点中的一个或两者已经完全磨损之前就能够限制活动触点的进一步的位移。由此，触点位移限制构件能够限制活动触点的轴向位移的程度，使得固定触点中的任一个均不会变为完全磨损，即，触点位移限制构件中的一个或多个将在能够达到这种完全磨损状况之前变为暴露于活动触点。由此，能够可靠地防止如下危险：活动触点因触点熔焊而附接于固定触点，达到活动触点无法返回至“触点断开”位置的程度。

根据第四方面，在活动触点位于固定触点的与柱塞轴向相反的一侧的情况下，以及在螺线管的线圈缠绕在由聚合物树脂材料形成的线架上的情况下，触点位移限制构件可与线架一体地形成。

这用于减少电磁开关所需的部件的数量，并且还能够简化组装该电磁开关的工作。

根据第五方面，当触点位移限制构件将与线架一体地形成时，本发明可有利地应用于如下电磁开关：在该电磁开关中，螺线管包括环形磁板，该环形磁板形成磁路的一部分并与柱塞的中心轴线成直角地径向延伸，设置在柱塞的周向***外侧。在这种情况下，线架可形成有相继地轴向分离开的第一凸缘部、第二凸缘部和第三凸缘部，这些凸缘部各自相对于柱塞的中心轴线径向地延伸，线圈支承在第一凸缘部与第二凸缘部之间，第二凸缘部设置成与柱塞相邻，环形磁板被包围在第二凸缘部与第三凸缘部之间。在这种构造的情况下，触点位移限制构件优选地形成为从第三凸缘部的位于该第三凸缘部的与磁板相反的一侧上的表面朝向固定触点轴向突出。

根据第六方面，线圈可缠绕在由聚合物树脂形成的线架上，但触点位移限制构件与线架分开形成，触点位移限制构件由耐热效应性比线架的聚合物树脂材料高的材料形成。例如，触点位移限制构件可由具有特别高的耐热效应性的热塑性聚合物树脂形成、或由热固性聚合物树脂形成。

根据第七方面，，当触点位移限制构件与线架分开形成、而线架如以上针对本发明的第五方面所述的那样形成有第一凸缘部、第二凸缘部和第三凸缘部时，第三凸缘部优选地形成有环形凸起部，该环形凸起部朝向固定触点轴向突出并环绕柱塞的周向***延伸、与该周向***分离开。在该构造的情况下，触点位移限制构件优选地通过与环形构件一体地形成而固定地附接于该环形构件(环状构件)。该环形构件构造成通过与第三凸缘部的环形凸起部接合而附接于线架，从而将触点位移限制构件附接于该线架。

利用这种设置，触点位移限制构件由环形构件固定地联接，并且它们的相对周向位置由此被固定地限定，并且能够在无需多个诸如螺钉等之类的附加部件的情况下附接触点位移限制构件。因此，使所需要的部件数量最小化，并且简化了组装电磁开关的工作。

根据第八方面，出于下列原因，触点位移限制构件中的全部可设置成与成对的固定触点中特定的一个的触点反面相邻并且直接相对。当反复致动活动触点以将一对固定触点连接在一起和断开连接、从而经由触点形成/中断电流的流动时，可以预期到的是，固定触点中的一个(具体来说，连接于外部电路的正电压侧的固定触点)将比另一个固定触点更快地变为完全磨损。

因此，即使是仅为最快磨损的固定触点设置触点位移限制构件，当将触点位移限制构件设置成与固定触点中的两个的触点反面相对时，也可预料到相似的效果。

本发明可有利地应用于用于将电流供给至车辆发动机的起动器电机的电磁开关。然而，将理解的是，本发明可等同地应用于如下多种其它应用中：其中，电磁开关必须以高可靠性来反复地对电力负载中断/供给电流。

附图说明

图1是电磁开关的第一实施方式的截面图；

图2是第一实施方式的内部的与该开关的螺线管的中心轴线成直角地获取的、在移除了塑料盖的情况下的平面图；

图3是第一实施方式的截面图，示出了一对固定触点中的一个已经完全磨损的状况；

图4示出了用于车辆发动机的发动机起动器***的电路图；

图5是电磁开关的第二实施方式的截面图；

图6是第二实施方式的内部的与该开关的螺线管的中心轴线成直角地获取的、在移除了塑料盖的情况下的平面图；

图7是电磁开关的第三实施方式的截面图；

图8是第三实施方式的内部的与该开关的螺线管的中心轴线成直角地获取的、在移除了塑料盖的情况下的平面图；

图9是轴向平面图，示出了塑料盖的内部中的端子螺栓和用于连接至螺线管的线圈的端子；

图10是电磁开关的现有技术示例的截面图；和

图11是与图10相对应的截面图，示出了固定触点已经完全磨损的状况。

具体实施方式

将描述电磁开关的实施方式，该电磁开关结合在机动车辆的驱动发动机(内燃机发动机)的起动器装置中。将首先参照图4中所示的发动机起动器装置1的电路图来描述以附图标记2表示的实施方式。

如所示出的，起动器装置1包括起动器电机(下文中简称为电机)3，电机3用于产生传送至输出轴4的旋转力。小齿轮6与离合器5一体地安装在输出轴4的圆周上。小齿轮驱动螺线管8可操作成对变速杆7进行致动，用于使小齿轮6和离合器5沿轴向方向移动远离电机。电磁开关2选择性地传递/中断从电池9至起动器电机3的电流流动。起动器电机3包括场磁体10(例如，永磁体)、具有整流器11的电枢12、和设置于整流器11的***处的电刷13。起动器电机3构成本实施方式的电力负载。

如图1的截面图中所示，电磁开关2包括螺线管SL的固定铁芯19和线圈14。由螺线管SL在电流经过线圈14时产生的电磁吸引力作用于由磁性材料形成的柱塞15，使柱塞15朝向固定铁芯19轴向移位。电磁开关2还包括开关触点30a、30b、和31，这些开关触点联接在如图4中所示以及在下文中进行描述的起动器电机供应电路中。开关触点被包围在塑料盖16内，其中，“塑料”在这意指聚合物树脂。

螺线管SL包括例如通过加压模制形成的螺线管壳体17，该螺线管壳体17包围线圈14并呈一端封闭的圆筒形。螺线管SL还包括形成磁路的一部分的磁板18，该磁板18呈环形并相对于柱塞15的中心轴线径向地延伸。固定铁芯19被包围在线圈14的内部圆周内。柱塞15能够于固定铁芯19的附近来/回轴向移动(例如，如在图1中所见，向左和向右移动)。

本实施方式的螺线管壳体17由聚合物树脂形成。如图1中所示，螺线管壳体17(从底端延伸)的轴向内部部分具有比(延伸至螺线管壳体17的开放端的)轴向外部部分小的内径。由此在螺线管壳体17的内周中形成周向阶梯部17a，如所示出的。

线圈14缠绕在线架20上，该线架20由聚合物树脂形成，成形有三个凸缘部20a、20b、和20c，并且凸缘部20b形成为线架20(即，线架20的最为靠近柱塞15的部分)的轴向延伸部分。线圈14支承在凸缘部20a与20c之间，如图1中所示。磁板18保持在凸缘部20a与20b之间，如图2中所示，已经通过***模制设定在其中，被凸缘部20b在一侧上部分覆盖住。磁板18的轴向位置被确定为使得磁板18抵靠螺线管壳体17的周向阶梯部17a，从而相对于螺线管壳体17的内部端面固定该轴向位置。

在图2的平面图中示出了凸缘部20b的构型，该图2是在移除了塑料盖16及其附接部件的情况下与线架20和柱塞15的中央轴线成直角地获取的。如图2中所示，线圈14的线圈端子14a和14b分别连接于正侧端子21和负侧端子22(端子21、22还在图4的电路图中示出)。

正侧端子21和负侧端子22例如通过***模制而被保持在凸缘部20a中，并且轴向延伸至塑料盖16的外部。安装在塑料盖16中的端子螺栓26、27与正侧端子21和负侧端子22之间的位置关系示于图9的轴向平面图中。

如图4中所示，控制车辆怠速停止***的ISS(怠速停止***)ECU(电子控制单元)24还对用于选择性地将正侧端子21与电池9的正极端子连接/断开连接的继电器23进行控制。负侧端子22连接于电路接地电位，即，电连接于电池9的负极端子。

如图1和图2中所示，由四个触点位移限制构件34构成的一组触点位移限制构件与线架20的凸缘部20a一体地形成。

固定铁芯19由诸如铁之类的磁性材料形成，在电流经过线圈14时被磁化。固定铁芯19的在轴向上与柱塞15相反的端部固定地附接于螺线管壳体17的底端的内表面。

在固定铁芯19与柱塞15之间安装有复位弹簧25。该柱塞15由如用于固定铁芯19的诸如铁之类的磁性材料形成，并在轴向方向上被复位弹簧25迫压而远离该固定铁芯19(即，如图1中所见，向右)。

塑料盖16具有基部16a(如图1中所见，在右侧端处)和从该基部16a轴向(即，如图1中所见，向左)延伸的圆筒部16b，端子螺栓26和27固定地附接于该基部16a中。盖16的圆筒部16b被***到(即，紧密地接合在)螺线管壳体17的前述外端部(如图1中所见的右侧部分)的内部圆周中(内)，被设置成抵靠磁板18的如下表面：该表面位于磁板18的与凸缘部20a相反的一侧。尽管在图中被省略掉了，但圆筒部16b的外部圆周优选地形成有阶梯面，构造成用于与螺线管壳体17的外部圆周的一部分相接合，以便将塑料盖16紧固地附接于螺线管壳体17。在塑料盖16的圆筒部16b、螺线管壳体17、与磁板18之间设置有橡胶O形环28，该橡胶O形环28用作用于防止潮气等从外部进入的密封件。

B-端子螺栓26连接于车辆用电池9的电池电缆并由此连接于车辆用电池9的正极端子，而M-端子螺栓27附接于起动器电机3的电机导线。B-端子螺栓26和M-端子螺栓27穿过在塑料盖16的基部16a中轴向延伸的相应的通孔，并且经由相应的垫圈29固定地附接于塑料盖16。

电机导线(供电导线)连接于电刷13中的正侧的一个电刷，如图4中所示。

固定触点30和活动触点31被包围在形成于塑料盖16内部的触点空间内。

固定触点30分别与B-端子螺栓26和M-端子螺栓27一体地形成。然而，同样可将端子螺栓26和27与固定触点30分开形成、以及将固定触点30通过压配合或焊接等固定地附接于端子螺栓26和27。在该情况下，固定触点可由与端子螺栓26和27的金属不同类型的金属形成。例如，固定触点30可由具有高导电性的诸如铜之类的金属形成，而M-端子螺栓27可由诸如钢之类的具有高机械强度的材料形成。

作为另一替代方案，在固定触点30以及端子螺栓26和27都由钢形成的情况下，固定触点30可由端子螺栓26和27的镀铜的相应端面形成，从而提供高导电性和高机械强度。

杆32附接于柱塞15的一端处，而轴向另一端(如在图1中所见，右侧端)被保持为靠在活动触点31的表面上。当开关触点处于断开状态时，活动触点31通过由触点加压弹簧33所施加的迫压力而被保持成压靠杆32。杆32由诸如聚合物树脂之类的电绝缘材料形成，并且呈长型的圆柱状。该杆在柱塞15的与固定铁芯19相反的端部处附接(例如，通过压配合)在形成于柱塞15的端面中的空腔内。

触点加压弹簧33被设计成用于施加比复位弹簧25水平低的初始弹簧力，其中，“初始弹簧力”意指当弹簧开始被按压时由弹簧产生的一定量的反作用力。因此，当没有电流经过线圈14(图1中所示状况)时，活动触点31被保持成与固定触点30分离开，由于由复位弹簧25施加至固定铁芯19的迫压力而抵接塑料盖16的内表面。

下文中将描述触点位移限制构件34。在该实施方式的电磁开关2的情况下，当固定触点30中的一个或两者(如上文中所限定的那样)完全磨损、并且电流经过线圈14时，触点位移限制构件34防止活动触点31轴向移动(超过固定触点30的未磨损接触面的平面)比固定触点30的轴向厚度大的量。在该实施方式的情况下，触点位移限制构件34与线架20一体地形成，触点位移限制构件34由聚合物树脂即由电绝缘材料形成。触点位移限制构件34中的每个均形成为短杆，从线架20的凸缘部20a在轴向方向上延伸。每个触点位移限制构件34的轴向端面设置成与固定触点30的触点反面直接相对并紧密相邻(或抵接)。术语“触点反面”在此用于表示固定触点30的如下表面：该表面位于该触点的与由活动触点31接触的表面相反的一侧。

在该实施方式的情况下，在触点位移限制构件34中的每个的轴向端面与对应的固定触点30的触点反面之间可存在小间隙。该间隙的尺寸将依据部件的定位误差、部件尺寸的制造变化等而改变。然而，该间隙的最大允许尺寸必须不超过固定触点30的厚度。

在下文中将描述发动机起动期间的操作。

由图4中所示的ISS(怠速停止***)ECU(电子控制单元)24来控制电磁开关2的操作和小齿轮驱动螺线管8的操作。ISS ECU 24接收对发动机运转状况进行控制以及由发动机ECU(图中未示出)产生的信号，例如发动机旋转信号等。ISS ECU 24还接收变速箱变速档位置信号、制动器开关通/断信号等。基于这些接收到的信号，ISS ECU 24判断是否满足用于暂停发动机的条件，并且在满足这些条件的情况下，将发动机暂停请求信号传送至发动机ECU。

在已经暂停发动机之后，ISS ECU 24判断车辆驾驶员是否执行了预定为表明使车辆开始运动的意图的操作，例如，松开制动器踏板、或将自动变速箱切换至前进档。当检测到这种操作，以致判断为已经由驾驶员作出发动机重起动请求时，ISS ECU 24将发动机重起动指令传送至发动机ECU，并且还将用于致动电磁开关2的接通信号输出至小齿轮驱动螺线管8。

在下文中将描述通过怠速停止***的操作来暂停/重起动发动机的示例。将描述如下情况：其中，在怠速停止***已经执行了发动机暂停操作之后，但在发动机完全停止旋转之前，由ISS ECU 24接收到发动机重起动请求(即，如上所述，检测到由驾驶员作出的特定动作)。首先，ISS ECU24生成用于小齿轮驱动螺线管8的接通信号，即，输出用于致动图4中所示的继电器35的驱动电流，从而致动该小齿轮驱动螺线管8。由此，小齿轮6由变速杆7相对于起动器电机3向外轴向地推动。此时，发动机环形齿轮36仍旧处于旋转中，旋转速度正在降低。由此，当环形齿轮36已经旋转至小齿轮6与环形齿轮36的接合成为可能的位置时，小齿轮6与环形齿轮36接合。

在继产生用于小齿轮驱动螺线管8的接通信号之后的预定时间间隔(例如，30ms至40ms)之后，ISS ECU 24输出用于电磁开关2的接通信号，即，致动继电器23。由此，将电流从电池9经由正侧端子21供给至线圈14。从而通过流经线圈14的电流而使固定铁芯19磁化，由此吸引柱塞15并因而压缩复位弹簧19。在该状况下，通过触点加压弹簧33的迫压力而使活动触点31移动成与固定触点30中的每个相接触，以使开关触点闭合。电流由此从电池9流至起动器电机3，使电枢12产生旋转力，该旋转力被传送至输出轴4，并因而经由离合器5传送至小齿轮6。由于此时小齿轮6与环形齿轮36接合，因此，旋转力被施加至环形齿轮36，从而开始发动机起动。

第一实施方式的效果

在与车辆的怠速停止***结合使用的上述电磁开关2的情况下，与未采用怠速停止***的情况相比，增大了开关触点的断开/闭合操作的速率。由此，开关触点的磨损速率存在相应增大，并且由此存在固定触点30中的一个或两个可能完全磨损(如上文中所限定的那样)的危险。

然而，在第一实施方式的情况下，触点位移限制构件34的轴向端面被设置成抵靠或基本上靠近固定触点30的触点反面。因此，如在图3的示例中所示，当电流流经线圈14时，即使第一固定触点30a已经完全磨损，也通过触点位移限制构件34防止活动触点31轴向(即，在触点闭合的方向上)移动相当大的程度而超过固定触点30。作为替代，所要表明的是，无论开关触点的磨损状态如何，活动触点31都不能相对于固定触点30的(未磨损的)接触面的平面而言轴向(在触点闭合的方向上)移位实质上大于固定触点30的原始厚度。

在图3的示例中，第一固定触点30a比第二固定触点30b磨损程度更大。然而，可理解的是，在第二固定触点30b应该在第一固定触点30a之前完全磨损的情况下，或者在两个固定触点30同时完全磨损的情况下，活动触点31在触点闭合的方向上的位移程度将与图3的示例相类似地受到触点位移限制构件34的限制。

由此，可确保的是，即使固定触点30中的一个或两者完全磨损，也不存下述危险：即，活动触点31可能被抓靠在固定触点30的一部分上，并由此而不能返回至断开位置，以致电流会经由固定触点30和活动触点31连续地流至起动器电机3。该实施方式由此提供了增强的安全性。

第二实施方式

将参照图5的截面图和图6来描述电磁开关的第二实施方式，其中，图6是塑料盖16内部的轴向平面图。将仅描述作为第一实施方式与第二实施方式之间的区别的特征。在第二实施方式的情况下，四个凹部(凹入区域)30c在与四个触点位移限制构件34相对应的相应位置处形成于第一固定触点30a和第二固定触点30b的触点反面中。每个凹部30c形成为使得对应的触点位移限制构件34能够通过沿着轴向方向刺入的方式而进入凹部中。优选地，凹部30c设置成使得各个触点位移限制构件34的顶端表面与对应的凹部30c的内表面(底面)相接触。另外如图6中所示，塑料盖16的一部分形成有两个切口形的孔口16c，其分别位于活动触点31的相对两侧上。正侧端子21和负侧端子22经由孔口16c中相应的一个孔口穿过至塑料盖16的外部。

在该实施方式的情况下，将理解的是，由于每个触点位移限制构件34在厚度方向上部分地嵌置在固定触点30内，因此，在对应的固定触点30已经完全磨损之前，触点位移限制构件34的轴向端面将被暴露(并将因此限制活动触点31的进一步的轴向位移)。具体来说，将固定触点30的厚度表示为t，并将凹部30c的深度表示为d，在对应的固定触点30的(轴向方向)磨损程度已经为(t-d)时，触点位移限制构件34的轴向端面将被暴露。由此，由于触点位移限制构件34中的一个或多个将在达到这种完全磨损状况之前暴露于活动触点31，因此，能够确保固定触点30中的任一个均不会完全磨损。

在图3的示例中，第一固定触点30a已经完全磨损。结果，在现有技术中，固定触点30与触点加压弹簧33之间的接触区域的位置、形状和尺寸可能变为使得在其间发生触点熔焊的情况下，由复位弹簧25施加的力可能不足以使活动触点31返回至“触点断开”状态。然而，通过设置与第二实施方式的凹部35c相结合的触点位移限制构件34，由于固定触点30中的任一个均不会变得完全磨损，因此可确保接触区域的位置、形状和尺寸在电磁开关2的可用寿命期间将不会有实质上的改变。由此，能够可靠地确保，复位弹簧25总是施加足够大的回复力以克服因触点熔焊所引起的粘附。

第三实施方式

在第一实施方式的情况下，触点位移限制构件34与缠绕有线圈14的线架20一体地形成。在如图7中所示的第三实施方式的情况下，触点位移限制构件34和线架20分别单独地形成。具体来说，如在图7中和在示出了第三实施方式的螺线管壳体17的内部的图8的平面图中所示，线架20的凸缘部20b的内部圆周形成有环形凸起部(环形凸出部分)20d，该环形凸起部20d朝向固定触点轴向延伸。该环形凸起部20d设置成环绕柱塞15的周向***，但与柱塞15的周向***分离开。

与第一实施方式类似地，设置有四个触点位移限制构件34，其相对于柱塞15而言周向地设置，如图8中所示。然而，在该实施方式的情况下，触点位移限制构件34与线架20分开形成，与环形构件37一体地形成(并由此通过该环形构件37而联接)，即，触点位移限制构件34各自呈短的长型杆的形式，该短的长型杆从该环形构件37朝向固定触点30a、30b轴向突出。环形构件37构造有内部周向表面，该内部周向表面与环形凸起部20d的外部周向表面接合，从而相对于线架20附接触点位移限制构件34。

应该注意到的是，设置本实施方式的环形凸起部20d并不是必不可少的，等同地可用以等角间隔设置的、各自从线架20的凸缘部20b朝向固定触点30a、30b轴向延伸的、(与线架20一体地形成的)节段的周向排列来替换该环形凸起部20d。在该情况下，环形构件37的内周向表面将与成列的节段的周向外表面接合，提供与针对环形构件37的情况所述的效果相似的效果。

在该第三实施方式的情况下，由于触点位移限制构件34与线架20分开形成，因此，触点位移限制构件34可由比用于形成线架20的塑料(聚合物树脂)更耐热的材料形成。具体来说，固定触点30可由具有极高抗热效应性的热塑性聚合物树脂形成，或由热固性聚合物树脂形成。例如，线架20可由结合有玻璃纤维的聚酰胺树脂形成，而触点位移限制构件34可由具有高耐热性的芳香族聚酰胺树脂或酚醛树脂等形成。在该情况下，甚至是当以在处于“触点闭合”状况下的固定触点30与活动触点31之间流过的高电平电流操作电磁开关2从而可能产生大量热时，对于触点位移限制构件34而言也能够确保足够程度的耐热性能。

第四实施方式

在上述第一实施方式至第三实施方式的情况下，为第一固定触点30a和第二固定触点30b设置(邻近地设置)相应的成对的触点位移限制构件34。然而，取决于塑料盖16的形状，对于可设置触点位移限制构件34的位置可能存在限制。例如，塑料盖16可被构造成使得正侧端子21和负侧端子22在靠近M-端子螺栓27的径向位置处一起被引出(沿着轴向方向穿出至塑料盖16的外部)。使用这种构造，将触点位移限制构件34定位于与附接于M-端子螺栓27的第二固定触点30b轴向相对的位置处可能是不可行的。

在这种情况下，即使仅将触点位移限制构件34设置于与附接于B-端子螺栓26的第一固定触点30a相对应(即，与其触点反面直接相对)的位置处，也可获得令人满意的效果。如上所述，可以预期的是，正电位固定触点(固定触点30a)将以比负电位固定触点(固定触点30b)更快的速率磨损。因此，在第一固定触点30a完全磨损的情况下，即使将触点位移限制构件34仅设置在与第一固定触点30a对应的位置处，也可确保能够防止活动触点31的进一步的轴向位移(如上所述，达到大于固定触点30的厚度的程度)。由此将会基本上获得针对第一实施方式所述的优点。

第四实施方式并不限于应用于将触点位移限制构件34限制在与第一固定触点30a(正电位触点)相对应的位置处的情况。可将电磁开关2设计成使得第二固定触点30b(负电位触点)将在第一固定触点30a之前变为完全磨损。在这种情况下，可修改第四实施方式的构型以使得正侧端子21和负侧端子22在靠近第一固定触点30a的径向位置处被一起引出。这将使触点位移限制构件34能够仅定位于与第二固定触点30b相对应的位置处。

替代实施方式

在上述实施方式中的每种实施方式的情况下，电磁开关2适用于具有在图4中所示出的构型的起动器装置，其中，电磁开关2和小齿轮驱动螺线管8彼此分离开。然而，等同地，可将这种电磁开关与小齿轮驱动螺线管一起构造，形成如用于上述参考文献1中所述的装置的组合式的单体构造(例如，使得电磁开关螺线管与小齿轮驱动螺线管能够共用单个固定铁芯)。

此外，在上述实施方式的情况下，电磁开关2是常开型的，即，当没有电流流过线圈14时，开关触点处于断开状态。然而，本发明会可等同地应用于常闭型的电磁开关，在常闭型的电磁开关中，在没有电流流过线圈14时，开关触点保持闭合。

此外，在第一实施方式的情况下，活动触点31设置在固定触点30的与柱塞相反的一侧上。然而，本发明可等同地应用于例如在日本专利公开No.2009-114950中所述的一类电磁开关。在该电磁开关的情况下，活动触点与柱塞设置在固定触点的同一侧处，如该专利的图1中所示。活动触点安装在柱塞轴上，并且通过绝缘件而与该轴电绝缘。

此外，在于日本专利公开No.2009-33803中所述的电磁开关构造的情况下，如该文献的图1中所示，连接于正侧电刷的导线(引出端)的金属端子用作电磁开关的(与本发明的实施方式的第二固定触点30b相对应的)电机侧固定触点。这种构造将使得能够省略掉第一实施方式的M-端子螺栓27。

上述第一实施方式应用于用于使驱动车辆的发动机起动的起动器电机。然而，本发明可等同地应用于诸如飞机发动机之类的其它类型发动机的起动器电机。

此外，第一实施方式被描述成应用于连接至由起动器电机3构成的电力负载的电磁开关。然而，本发明并不限于此，而是大体上能够应用于通过通/断流过励磁线圈(电磁线圈)的电流而操作的电磁开关。

在所附权利要求中，如在上述说明中，术语“轴向的”和“轴向地”将会被理解为意指平行于电磁开关的柱塞的中心轴线的方向，即，平行于柱塞的位移方向的方向。

Claims (12)

1.一种电磁开关，包括

开关触点，所述开关触点连接在电路中，所述电路构造成当所述开关触点处于闭合状态时将电流供给至电力负载；以及螺线管，所述螺线管包括线圈和柱塞，所述柱塞构造成被电流流过所述线圈所产生的磁力沿着轴向方向吸引到所述线圈中，

所述开关触点包括活动触点、第一固定触点和第二固定触点，所述活动触点构造成当产生所述磁力时通过所述柱塞从第一轴向位置轴向地移位至第二轴向位置，在所述第一轴向位置，所述活动触点与所述固定触点中的每一个分离，在所述第二轴向位置，所述活动触点被保持为与所述第一固定触点以及与所述第二固定触点相接触，由此形成所述闭合状态；

其中，

所述电磁开关包括一个或多个具有电绝缘特性的触点位移限制构件，所述触点位移限制构件中的每一个设置成与所述固定触点中的一个的触点反面直接相对，所述触点反面位于所述固定触点的与所述固定触点的接触面相反的一侧上，所述接触面在形成所述闭合状态时由所述活动触点接触，

所述触点位移限制构件用于：在所述固定触点中的至少一个的磨损程度已经使所述触点位移限制构件的轴向端面变为暴露于所述活动触点的状况下，限制所述活动触点的所述轴向位移的程度，

所述触点位移限制构件的所述轴向端面设置成与所述固定触点的所述触点反面相接触，以及

所述触点反面形成有凹部，所述凹部构造成用于容置所述触点位移限制构件的所述轴向端面中的相应的轴向端面。

2.如权利要求1中所述的电磁开关，其中，所述线圈缠绕在由聚合物树脂形成的线架上，以及其中，所述一个或多个触点位移限制构件与所述线架分开形成，所述触点位移限制构件由耐热效应性高于所述线架的所述聚合物树脂的材料形成。

3.如权利要求2中所述的电磁开关，其中，所述触点位移限制构件由耐热效应性高于所述线架的所述聚合物树脂的热塑性聚合物树脂形成、或者由热固性聚合物树脂形成。

4.如权利要求2中所述的电磁开关，其中，所述螺线管包括环形磁板，所述环形磁板形成磁路的一部分，所述磁板与所述柱塞的中心轴线成直角地径向延伸；

其中，所述线架包括相继地轴向分离的第一凸缘部、第二凸缘部和第三凸缘部，所述第一凸缘部、第二凸缘部和第三凸缘部各自相对于所述柱塞的中心轴线径向地延伸，所述线圈支承在所述第一凸缘部与所述第二凸缘部之间，所述第二凸缘部位于所述线圈的最靠近所述柱塞的端部处，并且所述环形磁板被包围在所述第二凸缘部与所述第三凸缘部之间，所述第三凸缘部形成有同轴环形凸起部，所述同轴环形凸起部朝向所述固定触点轴向地突出并环绕所述柱塞的周向***、与所述周向***间隔开，

其中，所述电磁开关包括环形构件，所述环形构件构造成与所述环形凸起部接合；

以及其中，所述触点位移限制构件包括多个触点位移限制构件，所述多个触点位移限制构件相对于所述柱塞周向地设置并邻近于所述柱塞设置，所述触点位移限制构件中的每一个都是轴向长型的，所述触点位移限制构件的一端设置成与所述固定触点相对，而所述触点位移限制构件的另一端固定地附接于所述环形构件。

5.如权利要求4中所述的电磁开关，其中，所述触点位移限制构件与所述环形构件一体地形成。

6.如权利要求2中所述的电磁开关，其中，所述螺线管包括环形磁板，所述环形磁板形成磁路的一部分，所述环形磁板与所述柱塞的中心轴线成直角地径向延伸；

其中，所述线架包括沿着所述轴向方向相继地轴向分离的第一凸缘部、第二凸缘部和第三凸缘部，所述第一凸缘部、第二凸缘部和第三凸缘部各自相对于所述柱塞的所述中心轴线径向地延伸，所述线圈支承在所述第一凸缘部与所述第二凸缘部之间，所述第二凸缘部位于所述线圈的与所述柱塞相邻的端部处，所述环形磁板被包围在所述第二凸缘部与所述第三凸缘部之间，所述第三凸缘部的位于与所述磁板相反的一侧上的表面形成有沿周向的多个轴向突出节段，所述节段以等角间距设置并且设置成环绕所述柱塞的周向***，

其中，所述电磁开关包括环形构件，所述环形构件构造成与所述多个节段的周向***接合，

以及其中，所述触点位移限制构件包括设置成与所述柱塞的所述周向***相邻的多个触点位移限制构件，所述触点位移限制构件中的每一个都是轴向长型的，所述触点位移限制构件的一端设置成与所述固定触点相对，而所述触点位移限制构件的另一端固定地附接于所述环形构件。

7.如权利要求6中所述的电磁开关，其中，所述触点位移限制构件与所述环形构件一体地形成。

8.如权利要求1中所述的电磁开关，其中，所述触点位移限制构件全部设置成与所述第一固定触点和所述第二固定触点中特定的一个相邻并且直接相对，所述特定的固定触点设计成比所述第一固定触点和所述第二固定触点中的另一个更快地达到完全磨损状况。

9.如权利要求1中所述的电磁开关，其中，所述电力负载包括用于使车辆的发动机起动的起动器电机。

10.一种电磁开关，包括

开关触点，所述开关触点连接在电路中，所述电路构造成当所述开关触点处于闭合状态时将电流供给至电力负载；以及螺线管，所述螺线管包括线圈和柱塞，所述柱塞构造成被电流流过所述线圈所产生的磁力沿着轴向方向吸引到所述线圈中，

所述开关触点包括活动触点、第一固定触点和第二固定触点，所述活动触点构造成当产生所述磁力时通过所述柱塞从第一轴向位置轴向地移位至第二轴向位置，在所述第一轴向位置，所述活动触点与所述第一固定触点并且与所述第二固定触点分离，在所述第二轴向位置，所述活动触点被保持为与所述第一固定触点以及与所述第二固定触点相接触，由此形成所述闭合状态；

其中，

所述电磁开关包括一个或多个具有电绝缘特性的触点位移限制构件，所述触点位移限制构件中的每一个设置成与所述固定触点中的一个的触点反面直接相对，所述触点反面位于所述固定触点的与所述固定触点的接触面相反的一侧上，所述接触面在形成所述闭合状态时由所述活动触点接触，

所述触点位移限制构件用于：在所述固定触点中的至少一个的磨损程度已经使所述触点位移限制构件的轴向端面变为暴露于所述活动触点的状况下，限制所述活动触点的所述轴向位移的程度，

所述活动触点设置在所述固定触点的与所述柱塞轴向相反的一侧上，以及，

所述线圈缠绕在由聚合物树脂材料形成的线架上，并且所述触点位移限制构件分别与所述线架的一部分一体地形成。

11.如权利要求10中所述的电磁开关，其中，所述螺线管包括环形磁板，所述环形磁板形成磁路的一部分，所述环形磁板与所述柱塞的中心轴线成直角地径向延伸；

其中，所述线架包括相继地轴向分离的第一凸缘部、第二凸缘部和第三凸缘部，所述线圈支承在所述第一凸缘部与所述第二凸缘部之间，所述第二凸缘部位于所述线圈的最靠近所述柱塞的端部处，并且所述环形磁板被包围在所述第二凸缘部与所述第三凸缘部之间，

以及其中，所述触点位移限制构件包括所述线架的一体形成部，所述一体形成部分别从所述第三凸缘部的如下表面朝向所述固定触点轴向突出：所述表面位于所述第三凸缘部的与所述磁板相反的一侧上。

12.如权利要求11中所述的电磁开关，其中，所述触点位移限制构件相对于所述柱塞的所述中心轴线周向地设置。