JP2008004417A - 電磁スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁コイル５を保持するための専用の弾性部材を廃止することにより、部品点数を削減して組み付け性を向上できる電磁スイッチを提供する。
【解決手段】固定鉄心のディスク部６１は、複数枚の金属板６２を積層して形成される。複数枚の金属板６２のうち、１枚の金属板６２Ａには、ばね作用を持たせた押圧部６２ｂが設けられている。この押圧部６２ｂが設けられた１枚の金属板６２Ａは、電磁コイル５の一端側に最も近接して配置されて、押圧部６２ｂがボビン９の一端面を押圧している。これにより、電磁コイル５は、スイッチケース４の底面４ｂとディスク部６１との間に、押圧部６２ｂのばね作用によって弾力的に保持されるので、従来の電磁スイッチに用いられる皿ばね等の弾性部材を廃止できる。その結果、部品点数を削減でき、組み付け性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、エンジン始動用のスタータに用いられる電磁スイッチに関する。

従来技術として、特許文献１に記載されたスタータ用の電磁スイッチが知られている。 この電磁スイッチは、図６に示す様に、スイッチケース１００の内部に収納される電磁コイル１１０と、この電磁コイル１１０の内側を図示左右方向に可動するプランジャ１２０と、電磁コイル１１０の一端側（図示右側）に配置されるディスク部１３０とプランジャ１２０に対向して配置されるベース部１４０とを有し、電磁コイル１１０への通電によって磁化される固定鉄心等より構成され、プランジャ１２０の動きに連動して電気接点（モータ回路のメイン接点）を開閉する働きを有している。
特開２００６−１３４７７３号公報

ところで、電磁コイル１１０は、アース側のコイル端部がディスク部１３０の反コイル側（図示右側）へ引き出され、ディスク部１３０の表面にろう付け、または溶接等により接続されているが、エンジン振動や走行時の振動が伝達されて電磁コイル１１０が振動すると、ディスク部１３０の表面に接続されたコイル端部に振幅応力が発生して、最悪の場合、破断する恐れがある。
このため、図６に示す従来の電磁スイッチでは、スイッチケース１００の底面と電磁コイル１１０との間に皿ばね等の弾性部材１５０が配設され、この弾性部材１５０の弾力により、電磁コイル１１０をディスク部１３０に押し付けた状態で保持している。この構成では、部品点数の増加により、組み付け性が低下する問題がある。
また、弾性部材１５０がゴム等の高分子の場合は、耐熱性や温度クリープによる圧縮永久歪みの関係で使用できる温度範囲が狭いという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、電磁コイルを保持するための専用の弾性部材を廃止することにより、部品点数を削減して組み付け性を向上できる電磁スイッチを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化して電磁石を形成し、この電磁石の吸引力により可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する電磁スイッチにおいて、固定鉄心は、電磁コイルの一端側に配置されるディスク部を有し、このディスク部には、電磁コイルを他端側へ押圧する押圧部が設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ディスク部に設けられた押圧部により電磁コイルを他端側へ押圧して保持できるので、従来の電磁スイッチに用いられている皿ばね等の弾性部材を廃止できる。これにより、部品点数を削減でき、組み付け性の向上を図ることができる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、押圧部は、ばね作用を有し、このばね作用により電磁コイルを他端側へ押圧していることを特徴とする。
この場合、押圧部のばね作用により電磁コイルを弾力的に保持できるので、耐振動性を確保できる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した電磁スイッチにおいて、固定鉄心は、ディスク部と、このディスク部と別体に設けられ、可動鉄心に対向して配置されるベース部とを組み合わせて構成され、ディスク部は、強磁性体である金属板を複数枚積層して構成されていることを特徴とする。
例えば、ディスク部をプレス加工する場合は、１枚の厚板によってディスク部を構成する場合より、板厚の薄い金属板を複数枚積層してディスク部を構成する方が、プレス機の成形荷重を小さくできるので、加工設備の小型化が可能である。また、１枚の厚板に押圧部を設ける場合より、板厚の薄い金属板に押圧部を設ける方が、加工が容易であり、コストを低く抑えることができる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載した電磁スイッチにおいて、ディスク部を形成する複数枚の金属板は、少なくとも１枚の金属板が他の金属板と板厚が異なることを特徴とする。
この場合、例えば、押圧部を有する金属板と他の金属板とで、両者の板厚を変えることができる。具体的には、押圧部を有する金属板の板厚を他の金属板の板厚より薄くすることにより、押圧部の加工を容易にできる。

（請求項５の発明）
請求項３または４に記載した電磁スイッチにおいて、ディスク部は、電磁コイルの一端側に最も近接して配置される１枚の金属板に押圧部が設けられていることを特徴とする。 この場合、１枚の金属板に押圧部を設けるだけで良いので、加工が容易である。

（請求項６の発明）
請求項３または４に記載した電磁スイッチにおいて、ディスク部は、電磁コイルの一端側に最も近接して配置される金属板を含む２枚以上の金属板に押圧部が設けられていることを特徴とする。
１枚の金属板に押圧部を設けるだけでは、十分な押圧荷重を設定できない場合がある。そこで、十分な押圧荷重を設定できる様に、２枚以上の金属板に押圧部を設けることにより、電磁コイルを確実に保持できる。

（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、ディスク部の材料は、ＳＰＣＣ材またはＳＵＳ材であることを特徴とする。
ＳＰＣＣ材またはＳＵＳ材は、加工が容易であり、且つ安価であるため、製造コストを低く抑えることができる。

（請求項８の発明）
請求項３〜７に記載した何れかの電磁スイッチの製造方法であって、押圧部は、金属板をプレス加工する際に形成されることを特徴とする。
押圧部は、例えば、打ち出しや切欠き等により金属板と一体にプレス加工により設けることができるので、一連のプレス工程内で容易に押圧部を設けることができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は電磁スイッチ１の要部断面図、図４は電磁スイッチ１の全体断面図である。
実施例１に示す電磁スイッチ１は、スタータ（図示せず）のモータ回路に設けられるメイン接点（後述する）を開閉するもので、電磁石を構成するソレノイド２と、メイン接点を収納する接点カバー３とを備える。
ソレノイド２は、ヨークを形成する筒状のスイッチケース４と、このスイッチケース４の内部に収納される電磁コイル５と、この電磁コイル５への通電によって磁化される固定鉄心６と、電磁コイル５の内周に摺動自在に挿入されるプランジャ７と、このプランジャ７と一体に可動するシャフト８等より構成される。

電磁コイル５は、プランジャ７を吸引するための磁力を発生する吸引コイル５ａと、吸引されたプランジャ７を保持するための磁力を発生する保持コイル５ｂとで構成され、樹脂製のボビン９に二層状態で巻線されている。
固定鉄心６は、スイッチケース４の開口部側に配置され、そのスイッチケース４及びプランジャ７と共に、電磁コイル５の周囲に磁気回路を形成している。この固定鉄心６には、径方向の中央部にシャフト８を通すための中心孔６ａが形成されている。この固定鉄心６の詳細な構成については後述する。

プランジャ７は、電磁コイル５の内周で固定鉄心６に対向して配置され、且つ固定鉄心６との間に配設されるリターンスプリング１０により反鉄心方向（図４の左方向）に付勢されている。
シャフト８は、一方の端部がプランジャ７の端面に溶接等により固定され、他方の端部が固定鉄心６の中心孔６ａを通り抜けて、接点カバー３の内部に形成される接点室３ａに入り込んでいる。
接点カバー３は、例えば、樹脂成形品であり、固定鉄心６との間にゴムパッキン等のシール部材１１を挟んで配置され、スイッチケース４の端部にかしめ固定されている。

メイン接点は、接点カバー３に取り付けられる２本の外部端子１２、１３を介してモータ回路に接続される一組の固定接点１４と、この一組の固定接点１４間を断続する可動接点１５とで構成される。
可動接点１５は、接点室３ａに入り込んだシャフト８の端部に絶縁材１６を介して取り付けられると共に、プランジャ７との間に配設される接点圧スプリング１７によってシャフト８の先端方向（図４の右方向）へ付勢され、シャフト８の端部に取り付けられたワッシャ１８に当接して抜け止めされている。
２本の外部端子１２、１３は、バッテリケーブルを介して車載バッテリ（図示せず）に接続されるＢ端子１２と、スタータモータ（図示せず）から取り出されたリード線が接続されるＭ端子１３である。

続いて、固定鉄心６の詳細な構成を図１〜図３を基に説明する。
固定鉄心６は、電磁コイル５の内周でプランジャ７に対向して配置されるベース部６０と、電磁コイル５の一端側に配置されるディスク部６１とで構成される。
ベース部６０は、図１に示す様に、中央部に前記中心孔６ａが形成された環状体であり、電磁コイル５の内周に嵌合するベース部本体６０ａと、このベース部本体６０ａの反プランジャ側に突出するボス部６０ｂとが一体に設けられている。
ディスク部６１は、径方向の中央部に丸孔６１ａ（図２及び図３参照）が開口するリング状に形成され、その丸孔６１ａにベ−ス部６０のボス部６０ｂを圧入して、ベース部６０と一体に固定されている。

本実施例のディスク部６１は、例えば、ＳＰＣＣまたはＳＵＳ等の鉄板からプレス成形された金属板６２を複数枚積層して形成される。
複数枚の金属板６２は、例えば、板厚が全て同一であり、矩形状の開口部６２ａが２か所、金属板６２の径方向に対向する位置に形成されている（図２及び図３参照）。この開口部６２ａは、電磁コイル５のアース側端部をディスク部６１の反コイル側（図１の右側）へ引き出すために形成されている。なお、ディスク部６１の反コイル側へ引き出された電磁コイル５のアース側端部は、ディスク部６１の最外層に配置される金属板６２の表面にろう付け、または溶接される。

複数枚の金属板６２のうち、図２に示す１枚の金属板６２Ａには、ばね作用を持たせた押圧部６２ｂが設けられている。この押圧部６２ｂは、金属板６２Ａにコの字状に切り欠いた窓６２ｃを形成し、その窓６２ｃの内側に残る矩形状の板状部を折り曲げて形成される。この押圧部６２ｂは、図２（ｂ）に示す様に、例えば、金属板６２Ａの径方向に対向する２か所に設けられている。
押圧部６２ｂが設けられた１枚の金属板６２Ａは、図１に示す様に、電磁コイル５の一端側（図示右側）に最も近接して配置される。つまり、ディスク部６１の積層方向において、電磁コイル５のアース側端部が接続される金属板６２と反対側の最外層に配置される。

上記のベース部６０とディスク部６１とで構成される固定鉄心６は、図１に示す様に、スイッチケース４の内周に設けられた段差４ａにディスク部６１の外周角部が当接して位置決めされ、金属板６２Ａに設けられた押圧部６２ｂがボビン９の一端面を押圧している。これにより、電磁コイル５は、スイッチケース４の底面４ｂとディスク部６１との間に、押圧部６２ｂのばね作用によって弾力的に保持されている。

次に、電磁スイッチ１の作動を説明する。
始動スイッチ（図示せず）のオン操作により電磁コイル５に通電されると、電磁石が形成されて固定鉄心６が磁化されるため、固定鉄心６のベース部６０とプランジャ７との間に吸引力が働き、プランジャ７がリターンスプリング１０を押し縮めながらベース部６０側（図４の右方向）へ移動する。このプランジャ７の移動により、プランジャ７に固定されたシャフト８が押し出されて、シャフト８の端部に支持された可動接点１５が一組の固定接点１４に当接する。その後、プランジャ７は、接点圧スプリング１７を押し縮めながら更に移動して、ベース部６０の端面に当接して停止する。

これにより、接点圧スプリング１７の圧縮荷重が可動接点１５に付与され、その可動接点１５が一組の固定接点１４に押し付けられることで、メイン接点が閉状態となり、バッテリからスタータモータへ給電される。
エンジン始動後、始動スイッチのオフ操作により、電磁コイル５への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、リターンスプリング１０の反力でプランジャ７が反ベース部方向へ押し戻されることにより、可動接点１５が一組の固定接点１４から離れてメイン接点が開状態となり、スタータモータへの給電が停止される。

（実施例１の効果）
上記の電磁スイッチ１は、固定鉄心６のディスク部６１に押圧部６２ｂを設けて、この押圧部６２ｂのばね作用により電磁コイル５をスイッチケース４の底面４ｂとディスク部６１との間に弾力的に保持できる。その結果、エンジン振動や走行時の振動に伴う電磁コイル５の振動を抑制できるので、ディスク部６１の表面に接続された電磁コイル５のアース側端部に発生する振幅応力を低減でき、アース側端部の破断を防止できる。
また、ディスク部６１に設けた押圧部６２ｂにばね作用を持たせることにより、従来の電磁スイッチに用いられる皿ばね等の弾性部材を廃止できるので、部品点数を削減でき、組み付け性の向上を図ることができる。

さらに、固定鉄心６のディスク部６１は、複数枚の金属板６２を積層して構成されるため、ディスク部６１を１枚の厚板によって構成する場合と比較して、金属板６２をプレス加工する時の成形荷重を小さくできるので、加工設備の小型化が可能である。また、１枚の厚板に押圧部６２ｂを設ける場合より、板厚の薄い金属板６２Ａに押圧部６２ｂを設ける方が、加工が容易である。
実施例１に示した押圧部６２ｂは、１枚の金属板６２Ａにコの字状の窓６２ｃを形成し、その窓６２ｃの内側に残る板状部を折り曲げて形成されるので、金属板６２をプレス加工する際に、その一連のプレス工程内で容易に押圧部６２ｂを設けることができる。
また、ディスク部６１に使用される金属板６２は、ＳＰＣＣあるいはＳＵＳ等の鉄板を使用することにより、加工が容易であり、且つ安価であるため、製造コストを低く抑えることができる。

図５は電磁スイッチ１の全体断面図である。
上記の実施例１では、固定鉄心６のディスク部６１に設けられた押圧部６２ｂにばね作用を持たせているが、この実施例２に示す押圧部６２ｂは、ばね作用を持たない突起部によって形成されている。すなわち、ディスク部６１には、図５に示す様に、板厚方向のコイル側端面（図示左側端面）より凸状に突き出る突起部が設けられ、この突起部がボビン９の一端面に押し当てられている。これにより、電磁コイル５は、ボビン９の他端面がスイッチケース４の底面４ｂに押し付けられた状態で保持される。

本実施例の構成においても、従来の電磁スイッチに使用されている弾性部材を廃止できるので、部品点数を削減でき、組み付け性の向上を図ることができる。
なお、図５に示すディスク部６１は、１枚の厚板によって構成されているが、実施例１と同様に、複数枚の金属板を積層して構成することもできる。この場合、電磁コイル５の一端側に最も近接して配置される金属板に、例えば、打ち出し加工によって押圧部６２ｂ（突起部）を設けることができる。

（変形例）
実施例１では、電磁コイル５の一端側に最も近接して配置される１枚の金属板６２Ａに押圧部６２ｂを設ける例を記載したが、その金属板６２Ａを含む２枚以上の金属板６２に押圧部６２ｂを設けることもできる。つまり、１枚の金属板６２Ａに押圧部６２ｂを設けるだけでは、十分な押圧荷重を設定できない場合がある。そこで、２枚以上の金属板６２に押圧部６２ｂを設けることにより、電磁コイル５を押圧する弾性力を大きくすることもできる。
また、実施例１では、金属板６２Ａに押圧部６２ｂを設ける一例として、金属板６２Ａにコの字状の窓６２ｃを形成して、その窓６２ｃの内側に残る矩形状の板状部を折り曲げて形成する方法を記載したが、窓６２ｃを形成することなく、コの字状の切り込みを入れて、その内側を折り曲げて押圧部６２ｂとすることもできる。

実施例１に記載した複数枚の金属板６２は、板厚が同一であるが、少なくとも１枚の金属板６２と他の金属板６２との板厚が異なる構成でも良い。例えば、押圧部６２ｂを設ける金属板６２Ａの板厚を他の金属板６２の板厚より薄くすることにより、押圧部６２ｂの加工を容易にできる。あるいは、押圧部６２ｂを設ける金属板６２Ａの板厚を他の金属板６２の板厚より厚くして、電磁コイル５を押圧する弾性力を大きくすることもできる。さらに、ディスク部６１の最外層（反コイル側）に配置される金属板６２には、スイッチケース４のかしめ力が加わるため、この金属板６２の板厚を他の金属板６２の板厚より厚くしても良い。

電磁スイッチの要部断面図である（実施例１）。 （ａ）押圧部を有する金属板の断面図（Ａ−Ａ断面図）、（ｂ）同金属板の平面図である（実施例１）。 （ａ）他の金属板の断面図（Ｂ−Ｂ断面図）、（ｂ）同金属板の平面図である（実施例１）。 電磁スイッチの全体断面図である（実施例１）。 電磁スイッチの全体断面図である（実施例２）。 電磁スイッチの全体断面図である（従来技術）。

符号の説明

１ 電磁スイッチ
２ ソレノイド（電磁石）
５ 電磁コイル
６ 固定鉄心
７ プランジャ（可動鉄心）
１４ 固定接点（電気接点）
１５ 可動接点（電気接点）
６０ ベース部
６１ ディスク部
６２ 金属板
６２ｂ 押圧部

Claims (8)

1. 電磁コイルへの通電により固定鉄心を磁化して電磁石を形成し、この電磁石の吸引力により可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する電磁スイッチにおいて、
   前記固定鉄心は、前記電磁コイルの一端側に配置されるディスク部を有し、
   このディスク部には、前記電磁コイルを他端側へ押圧する押圧部が設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
2. 請求項１に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記押圧部は、ばね作用を有し、このばね作用により前記電磁コイルを他端側へ押圧していることを特徴とする電磁スイッチ。
3. 請求項１または２に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記固定鉄心は、前記ディスク部と、このディスク部と別体に設けられ、前記可動鉄心に対向して配置されるベース部とを組み合わせて構成され、
   前記ディスク部は、強磁性体である金属板を複数枚積層して構成されていることを特徴とする電磁スイッチ。
4. 請求項３に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記ディスク部を形成する複数枚の金属板は、少なくとも１枚の金属板が他の金属板と板厚が異なることを特徴とする電磁スイッチ。
5. 請求項３または４に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記ディスク部は、前記電磁コイルの一端側に最も近接して配置される１枚の前記金属板に前記押圧部が設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
6. 請求項３または４に記載した電磁スイッチにおいて、
   前記ディスク部は、前記電磁コイルの一端側に最も近接して配置される前記金属板を含む２枚以上の前記金属板に前記押圧部が設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
7. 請求項１〜６に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、
   前記ディスク部の材料は、ＳＰＣＣ材またはＳＵＳ材であることを特徴とする電磁スイッチ。
8. 請求項３〜７に記載した何れかの電磁スイッチの製造方法であって、
   前記押圧部は、前記金属板をプレス加工する際に形成されることを特徴とする電磁スイッチの製造方法。
   

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