JP4569542B2 - 電磁スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、スタータモータの通電回路に設けられる電気接点を開閉する電磁スイッチに関する。
従来技術として、特許文献1に記載された電磁スイッチが公知である。
この電磁スイッチは、電磁コイルへの通電によって磁化される固定鉄心を備え、その固定鉄心は、図12に示す様に、ベース部100とディスク部110とに分割して設けられている。
ディスク部110は、中央部に丸孔111を有する円板状の薄板112を複数枚積層して形成され、ベース部100に設けられる円筒部101を丸孔111の内周に圧入して固定されている。また、ディスク部110には、電磁コイルの端部130を引き出すための溝113が各薄板112に形成され、更にディスク部110の最外層(図示最上層)に配置される薄板112aには、電磁コイルの端部130を保持するための切り起こし片114が設けられている。
特表2002−524826号公報
ところが、特許文献1に記載された従来技術では、ディスク部110をベース部100に固定する際に、各薄板112に形成されている溝113の位置を合わせる必要がある。つまり、複数枚の薄板112を一枚ずつ溝113の位置を合わせながらベース部100に固定する必要がある。あるいは、複数枚の薄板112を位置合わせした状態(溝113の位置を合わせた状態)で保持しながらベース部100に固定する必要があるため、組み付け工数が増えるという問題がある。
また、ディスク部110の最外層に配置される薄板112aには、切り起こし片114が設けられるため、電磁コイルの端部130を薄板112aの表面に半田付けする際に、切り起こし片114が邪魔になり、作業性が低下する要因となる。
更に、薄板112aの表面に半田付けされる電磁コイルの端部130には、ベース部100に可動鉄心が衝突した時の衝撃力が伝わり、半田付け部にダメージを受けるため、薄板112aに設けた切り起こし片114によって電磁コイルの端部130(半田付け部の近傍)を確実に保持する必要がある。このため、ディスク部110の最外層に配置される薄板112aに切り起こし片114を設ける必要があり、他の薄板112と形状が異なるため、コストアップを招いている。
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、ディスク部をベース部に組み付ける際の工数を低減でき、且つ、同一形状の薄板を複数枚積層してディスク部を形成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)
本発明の電磁スイッチに使用される固定鉄心は、固定鉄心は、可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に組み合わされて電磁コイルの一端側に配置され、電磁コイルの端部を引き出すためのコイル引出口を有するディスク部とで構成される。
ディスク部は、同一形状である複数枚の薄板を重ね合わせて形成されると共に、薄板には、板厚方向に貫通する開口部が設けられて、互いの開口部同士が板厚方向に連通してコイル引出口が形成され、ベース部と組み合わされる前に、複数枚の薄板が、互いの開口部同士を周方向に位置合わせした状態で重ね合わされ、且つ、固定手段によって固定されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ディスク部をベース部に組み付ける前に、複数枚の薄板が固定手段により予め位置合わせした状態(互いの開口部同士を周方向に位置合わせした状態)で固定されているため、組み付け時に複数枚の薄板を一枚ずつ位置合わせする必要はない。このため、組み付け時の取り扱いが簡単であり、且つ、組み付け工数を低減できるので、生産性が向上する。
(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、電磁コイルは、コイル引出口を通ってディスク部の反コイル側に引き出された端部が、ディスク部の最外層に配置された薄板の表面に溶接あるいは半田付けされ、複数枚の薄板が固定手段により固定される固定部位は、電磁コイルの端部が溶接あるいは半田付けされる薄板の表面と同一高さに設けられていることを特徴とする。
この場合、ディスク部の最外層に配置された薄板の表面から固定部位が突き出ることがないので、電磁コイルの端部を薄板の表面に溶接あるいは半田付けする際に、固定部位が邪魔になることはなく、作業性が向上する。
(請求項3の発明)
請求項2に記載した電磁スイッチにおいて、電磁コイルの端部が薄板の表面に溶接あるいは半田付けされる接合部は、固定手段により複数枚の薄板が固定される固定部位の近傍に設定されることを特徴とする。
固定手段により複数枚の薄板が固定される固定部位は、剛性が高くなるため、ベース部に可動鉄心が衝突した時の衝撃による変位が小さくなる。従って、固定部位の近傍に電磁コイルの接合部を設定することで、接合部が受けるダメージを軽減できる。これにより、ディスク部の最外層に配置される薄板に電磁コイルの端部(接合部の近傍)を保持するための形状(例えば、特許文献1に示される切り起こし片)を加工する必要はなく、他の薄板と同一形状にできる。
(請求項4の発明)
請求項1〜3に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、ディスク部は、重ね合わされた複数枚の薄板がカシメによって固定されていることを特徴とする。
固定手段にカシメを採用することにより、溶接等で固定する方法と比較して、作業者の熟練した技術を必要としないため、固定部(カシメ部位)の品質が安定する。
(請求項5の発明)
本発明は、電磁コイルへの通電により電磁石を形成して、この電磁石により磁化された固定鉄心に可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する働きを有し、固定鉄心は、可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に組み合わされて電磁コイルの一端側に配置され、電磁コイルの端部を引き出すためのコイル引出口を有するディスク部とで構成され、ディスク部は、同一形状である複数枚の薄板を重ね合わせて形成されると共に、薄板には、板厚方向に貫通する開口部が設けられて、互いの開口部同士が板厚方向に連通してコイル引出口が形成され、且つ、重ね合わされた複数枚の薄板がカシメによって固定されている電磁スイッチの製造方法であって、ディスク部は、複数枚の薄板を重ね合わせた状態で、一括してカシメ固定されることを特徴とする。
上記の製造方法によれば、複数枚の薄板を一括してカシメ固定することにより、作業時間を短縮できる。また、カシメによる固定手段は、溶接等で固定する方法と比較して、作業者の熟練した技術を必要としないため、固定部(カシメ部位)の品質が安定する。
(請求項6の発明)
本発明は、電磁コイルへの通電により電磁石を形成して、この電磁石により磁化された固定鉄心に可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する働きを有し、固定鉄心は、可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に組み合わされて電磁コイルの一端側に配置され、電磁コイルの端部を引き出すためのコイル引出口を有するディスク部とで構成され、ディスク部は、同一形状である複数枚の薄板を重ね合わせて形成されると共に、薄板には、板厚方向に貫通する開口部が設けられて、互いの開口部同士が板厚方向に連通してコイル引出口が形成され、且つ、重ね合わされた複数枚の薄板がカシメによって固定されている電磁スイッチの製造方法であって、ディスク部は、薄板を一枚ずつ重ね合わせながら、順次カシメ固定されることを特徴とする。
上記の製造方法によれば、薄板を一枚ずつ重ね合わせて、順次カシメ固定することにより、複数枚の薄板をより確実に固定できる。また、カシメによる固定手段は、溶接等で固定する方法と比較して、作業者の熟練した技術を必要としないため、固定部(カシメ部位)の品質が安定する。
(請求項7の発明)
請求項5または6に記載した電磁スイッチの製造方法において、薄板は、開口部がプレスで打ち抜かれると共に、カシメ固定するためのカシメ部位がプレスで形成されることを特徴とする。
この場合、薄板をプレス加工によって形成できるので、薄板の製作が極めて容易である。また、予め、カシメ部位をプレスで形成しておくことにより、カシメ作業を容易に行うことができ、作業性が向上する。
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は固定鉄心6の断面図(図2のA−A断面図)、図2はベース部60側から見た固定鉄心6の平面図、図6は電磁スイッチ1の断面図である。
実施例1に示す電磁スイッチ1(図6参照)は、例えば、自動車用エンジンを始動するためのスタータ(図示せず)に用いられて、モータの通電回路(モータ回路と呼ぶ)に設けられるメイン接点(後述する)を開閉する働きを有し、図6に示す様に、電磁石を形成するソレノイド2と、このソレノイド2に固定されるスイッチカバー3とを備える。
ソレノイド2は、ヨークを形成するスイッチケース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の内周にスリーブ7を介して摺動自在に挿入されるプランジャ8(可動鉄心)と、このプランジャ8と一体に可動するシャフト9等より構成される。
電磁コイル5は、プランジャ8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8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10に二層状態で巻線されている。
固定鉄心6は、強磁性体である金属(例えば鉄)により形成され、スイッチケース4及びプランジャ8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の詳細な構成について後述する。
プランジャ8は、スリーブ7の内周で固定鉄心6に対向して配置されると共に、その固定鉄心6との間に配設されるリターンスプリング11により反鉄心方向(図6の左方向)に付勢され、固定鉄心6との間にエアギャップが確保されている。
シャフト9は、一方の端部にフランジ部9aが設けられ、このフランジ部9aがプランジャ8の端面に固定されて、プランジャ8と一体に可動する。シャフト9の他方の端部は、固定鉄心6に形成される中心孔6aを通り抜けて、スイッチカバー3の内部に形成される接点室12に入り込んでいる。
スイッチカバー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13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、ゴムパッキン13との間に接点室12を形成している。
メイン接点は、スイッチカバー3に固定される2本の外部端子14、15を介してモータ回路に接続される一組の固定接点16と、この一組の固定接点16間を断続する可動接点17とで形成される。
可動接点17は、接点室12に入り込んだシャフト9の端部に絶縁部材18を介して取り付けられ、且つ、シャフト9のフランジ部9aと絶縁部材18との間に配設される接点圧スプリング19によってシャフト9の先端方向(図6の右方向)へ付勢され、シャフト9の先端部に取り付けられたストッパ部材20に当接して抜け止めされている。
2本の外部端子14、15は、図7に示す様に、バッテリケーブル21を介して車載バッテリ22に接続されるB端子14と、モータから取り出されたリード線が接続されるM端子15である。
続いて、本発明に係る固定鉄心6の構成を図1及び図2を基に説明する。
固定鉄心6は、プランジャ8に対向するベース部60と、このベース部60に組み合わされて電磁コイル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、スリーブ7の内周に嵌合する大径部60aと、ディスク部61に圧入される小径部60bとが設けられている。
ディスク部61は、同一形状に形成された複数枚(図1では7枚)の薄板62を重ね合わせて全体がカシメ固定されている。このディスク部61には、電磁コイル5の端部をディスク部61の反コイル側(図6に示すディスク部61の図示右側)へ引き出すためのコイル引出口63が2か所形成されている。
薄板62は、図3に示す様に、帯状の板材23(例えば帯状鋼板)よりプレス加工によって形成される。この薄板62を製作するプレス工程の一例を以下に説明する。
a)長孔の打ち抜き工程…図3(a)に示す様に、帯状の板材23から1つの丸孔64と2つの長孔63a(本発明の開口部)とをプレスで打ち抜く。丸孔64は、ベース部60に設けられた小径部60bの外径と略同一寸法の内径を有する。長孔63aは、複数枚の薄板62が重ね合わされた状態で、互いの長孔63a同士が板厚方向(積層方向)に連通してコイル引出口63を形成するもので、丸孔64の径方向両外側にそれぞれ1か所ずつ形成される。
b)カシメ部位の形成工程…図3(b)に示す様に、薄板62の外径をプレスで打ち抜くと共に、カシメ部位65をプレスで形成する。カシメ部位65は、例えば、丸孔64の径方向両外側にそれぞれ1か所ずつ、合計2か所形成される。
c)積層工程…プレス成形された複数枚の薄板62を重ね合わせる。この時、各薄板62は、図示しない治具により、互いの長孔63a同士を周方向に位置合わせした状態、つまり、各薄板62の長孔63a同士が板厚方向に連通した状態に重ね合わされる。
d)カシメ工程…図3(c)に示す様に、重ね合わされた複数枚の薄板62に対し、予め形成されたカシメ部位65を一括してカシメ固定する(図1参照)。
その後、各薄板62に形成された丸孔64の内周にベース部60の小径部60bを圧入して、ディスク部61とベース部60とが一体に組み合わされる。
電磁コイル5は、図4及び図5に示す様に、アース側端部5c(保持コイル5bの端部)が、ボビン10と一体に設けられたコイル保持部24を介して、一方のコイル引出口63よりディスク部61の外側(反コイル側)に引き出され、ディスク部61の最外層に配置される薄板62aの表面に溶接または半田付け等により接合される。但し、電磁コイル5のアース側端部5cは、コイル引出口63からディスク部61の外側に取り出された後、周方向に所定量だけ引き出され、カシメ部位65の近傍で薄板62aの表面に接合されている。
次に、電磁スイッチ1の作動を説明する。
始動スイッチ25(図7参照)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8との間に吸引力が作用して、プランジャ8がリターンスプリング11を押し縮めながらベース部60側(図6の右方向)へ移動する。このプランジャ8の移動により、プランジャ8に固定されたシャフト9が押し出されて、シャフト9の端部に支持された可動接点17が一組の固定接点16に当接する。その後、プランジャ8は、接点圧スプリング19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19の圧縮荷重が可動接点17に付与され、その可動接点17が一組の固定接点16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22からモータへ給電される。
エンジン始動後、始動スイッチ25のオフ操作により、電磁コイル5への通電が停止されて電磁石の吸引力が消滅すると、リターンスプリング11の反力でプランジャ8が反ベース部方向へ押し戻されるため、可動接点17が一組の固定接点16から離れてメイン接点が開状態となり、モータへの給電が停止される。
(実施例1の作用及び効果)
本実施例の電磁スイッチ1に使用される固定鉄心6は、ベース部60とディスク部61とを組み合わせて構成され、そのディスク部61をベース部60に組み付ける前に、ディスク部61を構成する複数枚の薄板62が、互いの長孔63a同士を周方向に位置合わせした状態、つまり、各薄板62の長孔63a同士が板厚方向に連通した状態でカシメ固定されている。これにより、ディスク部61とベース部60とを組み付ける時に、複数枚の薄板62を一枚ずつ位置合わせする必要はないので、組み付け時の取り扱いが簡単であり、且つ、組み付け工数を低減できることにより、生産性が向上する。
また、複数枚の薄板62が固定されるカシメ部位65は、剛性が高くなるため、プランジャ8がベース部60に衝突した時の衝撃による変位(振動)が小さくなる。従って、電磁コイル5のアース側端部5cをカシメ部位65の近傍まで配設して薄板62aの表面に接合することにより、プランジャ8がベース部60に衝突した時の衝撃によるコイル接合部へのダメージを軽減できる。これにより、ディスク部61の最外層に配置される薄板62aに電磁コイル5のアース側端部5c(コイル接合部の近傍)を保持するための形状(例えば、図12に示される切り起こし片114)を加工する必要はなく、他の薄板62と同一形状にできるため、薄板62の製造コストを低減できる。
なお、上記の説明では、複数枚の薄板62を重ね合わせた後、一括してカシメ固定する例を記載したが、薄板62を一枚ずつ重ね合わせて、順次カシメ固定することもできる。 また、カシメ部位65は、図3(a)に示す打ち抜き工程の段階で形成することもできる。
図8は固定鉄心6の断面図、図9は固定鉄心6の平面図である。
この実施例2は、ディスク部61を構成する複数枚の薄板62を位置決めピン26により固定した一例である。
薄板62には、図9に示す様に、板厚方向に貫通する長孔63aと、位置決めピン26を通すための小孔66とが、それぞれ径方向に2か所ずつ形成されている。
ディスク部61は、ベース部60に組み付けられる前に、複数枚の薄板62が、予め位置決めピン26により位置合わせした状態で固定されている。つまり、各薄板62に形成された互いの小孔66の位置を合わせて、その小孔66に位置決めピン26を打ち込む(圧入する)ことにより、各薄板62に形成された長孔63a同士が板厚方向(積層方向)に連通する様に位置合わせされている。
位置決めピン26の長さは、複数枚の薄板62を積層したディスク部61の厚みと略同じであり、図8に示す様に、積層された各薄板62の小孔66に位置決めピン26を打ち込んだ状態で、位置決めピン26の両端がディスク部61の表面から突き出ることはなく、ディスク部61の表面と同一高さに設けられている。
位置決めピン26により位置合わせされたディスク部61は、各薄板62に形成された丸孔の内周にベース部60の小径部60bを圧入して固定される。
上記の構成によれば、実施例1と同様に、ディスク部61とベース部60とを組み付ける時に、複数枚の薄板62を一枚ずつ位置合わせする必要はなく、組み付け工数を低減できるので、生産性が向上する。
また、ディスク部61は、位置決めピン26により固定される固定部位の剛性が高くなるため、電磁コイル5のアース側端部5cを位置決めピン26の近傍まで配設して薄板62aの表面に接合することにより、プランジャ8がベース部60に衝突した時の衝撃によるコイル接合部へのダメージを軽減できる。その結果、ディスク部61の最外層に配置される薄板62a(図8参照)に電磁コイル5のアース側端部5cを保持するための形状(例えば、図12に示される切り起こし片114)を加工する必要はなく、他の薄板62と同一形状にできるため、薄板62の製造コストを低減できる。
更に、位置決めピン26は、ディスク部61の最外層に配置される薄板62aの表面から突き出ることはなく、薄板62aの表面と同一高さに設けられるので、電磁コイル5のアース側端部5cを薄板62aの表面に溶接あるいは半田付けする際に、位置決めピン26が邪魔になることはなく、作業性が向上するので、生産性の向上に寄与する。
図10は固定鉄心6の断面図である。
この実施例3は、ディスク部61を構成する複数枚の薄板62をリベット27により固定した一例である。この場合、リベット27によって複数枚の薄板62を積層方向(図示上下方向)に確実に固定できる。
図11は固定鉄心6の断面図である。
この実施例4は、ディスク部61を構成する複数枚の薄板62をスプリングピン28により固定した一例である。スプリングピン28は、例えば、長方形の金属板を円筒状に丸めて形成され、各薄板62に形成された小孔に挿入されて、弾力を発生する(小孔の内側で周方向に拡がろうとする)ことにより、重ね合わされた各薄板62を固定している。
この場合、実施例2と同様に、ディスク部61の最外層に配置される薄板62aの表面からスプリングピン28が突き出ることはないので、電磁コイル5のアース側端部5cを薄板62aの表面に溶接あるいは半田付けする際の作業性が向上する。
固定鉄心の断面図である(実施例1)。 ベース部側から見た固定鉄心の平面図である(実施例1)。 薄板をプレス加工により製作する工程図である(実施例1)。 ディスク部側から見た固定鉄心の平面図である(実施例1)。 固定鉄心の側面図である(実施例1)。 電磁スイッチの断面図である。 電磁スイッチの回路図である。 固定鉄心の断面図である(実施例2)。 ベース部側から見た固定鉄心の平面図である(実施例2)。 固定鉄心の断面図である(実施例3)。 固定鉄心の断面図である(実施例4)。 固定鉄心の分解斜視図である(従来技術)。
符号の説明
1 電磁スイッチ
5 電磁コイル
5c 電磁コイルのアース側端部
6 固定鉄心
8 プランジャ(可動鉄心)
16 固定接点(メイン接点、電気接点)
17 可動接点(メイン接点、電気接点)
26 位置決めピン(固定手段)
27 リベット(固定手段)
28 スプリングピン(固定手段)
60 ベース部
61 ディスク部
62 薄板
62a ディスク部の最外層に配置された薄板
63 コイル引出口
63a 長孔(開口部)
65 カシメ部位

Claims (7)

  1. 電磁コイルへの通電により電磁石を形成し、この電磁石により磁化された固定鉄心に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、前記可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に組み合わされて前記電磁コイルの一端側に配置され、前記電磁コイルの端部を引き出すためのコイル引出口を有するディスク部とで構成され、
    前記ディスク部は、同一形状である複数枚の薄板を重ね合わせて形成されると共に、前記薄板には、板厚方向に貫通する開口部が設けられて、互いの開口部同士が板厚方向に連通して前記コイル引出口が形成され、前記ベース部と組み合わされる前に、前記複数枚の薄板が、互いの前記開口部同士を周方向に位置合わせした状態で重ね合わされ、且つ、固定手段によって固定さ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、
    前記電磁コイルは、前記コイル引出口を通って前記ディスク部の反コイル側に引き出された端部が、前記ディスク部の最外層に配置された前記薄板の表面に溶接あるいは半田付けされ、
    前記複数枚の薄板が前記固定手段により固定される固定部位は、前記電磁コイルの端部が溶接あるいは半田付けされる前記薄板の表面と同一高さに設けられていることを特徴とする電磁スイッチ。
  3. 請求項2に記載した電磁スイッチにおいて、
    前記電磁コイルの端部が前記薄板の表面に溶接あるいは半田付けされる接合部は、前記固定手段により前記複数枚の薄板が固定される固定部位の近傍に設定されることを特徴とする電磁スイッチ。
  4. 請求項1〜3に記載した何れかの電磁スイッチにおいて、
    前記ディスク部は、重ね合わされた前記複数枚の薄板がカシメによって固定されていることを特徴とする電磁スイッチ。
  5. 電磁コイルへの通電により電磁石を形成して、この電磁石により磁化された固定鉄心に可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する働きを有し、
    前記固定鉄心は、前記可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に組み合わされて前記電磁コイルの一端側に配置され、前記電磁コイルの端部を引き出すためのコイル引出口を有するディスク部とで構成され、
    前記ディスク部は、同一形状である複数枚の薄板を重ね合わせて形成されると共に、前記薄板には、板厚方向に貫通する開口部が設けられて、互いの開口部同士が板厚方向に連通して前記コイル引出口が形成され、且つ、重ね合わされた前記複数枚の薄板がカシメによって固定されている電磁スイッチの製造方法であって、
    前記ディスク部は、前記複数枚の薄板を重ね合わせた状態で、一括してカシメ固定されることを特徴とする電磁スイッチの製造方法。
  6. 電磁コイルへの通電により電磁石を形成して、この電磁石により磁化された固定鉄心に可動鉄心を吸引して電気接点を閉操作する働きを有し、
    前記固定鉄心は、前記可動鉄心に対向して配置されるベース部と、このベース部に組み合わされて前記電磁コイルの一端側に配置され、前記電磁コイルの端部を引き出すためのコイル引出口を有するディスク部とで構成され、
    前記ディスク部は、同一形状である複数枚の薄板を重ね合わせて形成されると共に、前記薄板には、板厚方向に貫通する開口部が設けられて、互いの開口部同士が板厚方向に連通して前記コイル引出口が形成され、且つ、重ね合わされた前記複数枚の薄板がカシメによって固定されている電磁スイッチの製造方法であって、
    前記ディスク部は、前記薄板を一枚ずつ重ね合わせながら、順次カシメ固定されることを特徴とする電磁スイッチの製造方法。
  7. 請求項5または6に記載した電磁スイッチの製造方法において、
    前記薄板は、前記開口部がプレスで打ち抜かれると共に、カシメ固定するためのカシメ部位がプレスで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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