KR20100019376A

KR20100019376A - 전자제어회로가 내장된 전자기 스위치

Info

Publication number: KR20100019376A
Application number: KR1020090072543A
Authority: KR
Inventors: 마사미 니이미; 요시아키 스즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2010-02-18
Also published as: EP2151845A3; CN101645372B; CN101645372A; EP2711959A1; EP2711959B1; JP5195144B2; US7948338B2; EP2151845B1; KR101034321B1; JP2010040418A; EP2151845A2; US20100033276A1

Abstract

여자 코일의 통전을 제어하기 위해 작용하는 전자제어회로가 내장된 전자기 스위치를 제공한다. 상기 전자제어회로는 접점 챔버로부터 분리되게 상기 자성 플레이트에 의해 형성된 챔버 내에 배치된다. 다시 말해서, 상기 전자제어회로는 자성 플레이트와 여자 코일 사이에 배치되고, 이에 의해 상기 접점의 마모에 의해 형성된 도전성 분진이 상기 전자제어회로의 표면에 증착되는 것을 방지한다. 이에 의한 결과로, 상기 전자제어회로의 전기 절연의 저하 및 전자제어회로의 단락을 방지할 수 있고, 또한 상기 전자제어회로를 전기적으로 절연시키고 차폐시키기 위한 부가적인 특별한 부품이 필요 없게 되어, 상기 전자기 스위치의 크기를 줄일 수 있으며 제조 비용을 줄일 수 있다.

자성 플레이트, 여자 코일, 절연, 전자기 스위치, 전자제어회로

Description

전자제어회로가 내장된 전자기 스위치{ELECTROMAGNETIC SWITCH EQUIPPED WITH BUILT-IN ELECTRONIC CONTROL CIRCUIT}

본 발명은 차량의 엔진을 시동시키기 위해 스타터에 설치되며 전자제어회로가 내장된 전자기 스위치에 관한 것이다.

본 발명은 2008년 8월 7일자에 출원된 일본 특허출원 제2008-204189호의 우선권주장을 수반하는 출원으로서, 본 명세서에 참조로서 통합된다.

일본 특개평9-105372호 공보에는 여자 코일의 통전을 제어하는 전자제어회로가 내장된 전자기 스위치가 제안되어 있다.

상기 전자기 스위치는 여자 코일로 형성된 전자석에 의해 발생된 흡인력을 이용해서 모터 회로의 메인 접점을 개폐하도록 고안되어 있다. 상기 메인 접점이 설치되는 접점 커버(contact cover)의 내부에 상기 전자제어회로가 배치된다. 이러한 구조는 전자제어회로가 전기적 접속의 전자기 스위치와는 별개의 케이스에 배치되는 경우에 비해 크기가 작고, 이에 따라 차량의 엔진실에 전자기 스위치를 용이 하게 설치할 수 있다. 또한, 이러한 구조는 전자기 스위치와 전자제어회로를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터와 케이블이 필요 없다.

상기 접점 커버 내에 상기 메인 접점(즉, 고정 접점 및 가동 접점)이 배치되어, 상기 메인 접점의 개폐에 따라 야기되는 아크(arc)가 도전성 분진으로서의 메인 접점의 재료를 용융 비산시킨다. 그러므로, 상기 전자제어회로가 분진에 노출되어 상기 분진이 전자제어회로의 표면에 증착되고, 이는 전자제어회로에 장착된 전기 장치(소자) 사이의 절연을 저하시키게 되어 이들 사이에서 단락(short-circuit)을 발생시킨다.

따라서, 상기 접점 커버 내에 전자제어회로를 설치하기 위해서는 회로기판, 및 절연재로 폐색시키거나 차폐되게 상기 회로기판과 접속하는 도전성 리드선이 필요하고, 이는 전자기 스위치의 용적 및 제조비용을 증가시킬 것이다.

또한, 상기 가동 접점이 접점 커버의 축방향으로 이동하는 경로로부터 떨어지게 접점 커버 내에 전자제어회로를 위치시킬 필요가 있고, 이는 상기 회로기판의 구성을 복잡하게 하며 상기 회로기판에서의 전기 장치(소자)의 배치를 복잡하게 하여, 상기 전자제어회로를 쉽게 설치할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 회피하는 것이 주요 목적이다.

본 발명은 가동 접점이 이동하는 경로와 간섭되지 않으며 접점의 마모로 인해 발생하는 도전성 분진에 노출되지 않게 전자기 스위치 내에 전자제어회로를 설치할 수 있게 고안된 향상된 구조의 전자기 스위치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 내연기관용 스타터에 설치될 수 있는 전자기 스위치를 제공하는 것이다. 상기 전자기 스위치는, (a) 저부와 개구단을 갖는 중공의 원통형 스위치 케이스; (b) 상기 스위치 케이스 내에 배치되며 통전되는 경우에 전자석으로 작용하는 여자 코일; (c) 상기 스위치 케이스의 저부와 인접하여 상기 여자 코일의 내부에 배치되는 고정 코어; (d) 상기 여자 코일보다 상기 스위치 케이스의 개구단에 더 가깝게 상기 스위치 케이스 내에 배치되며, 자기 회로의 일부로서 작용하고, 원형의 중심홀을 갖는 환형의 자성 플레이트; (e) 상기 여자 코일 내부에서 상기 자성 플레이트의 중심홀을 통해 상기 여자 코일에 의해 형성된 자기 흡인력으로 상기 스위치 케이스의 축방향으로 이동되게 상기 고정 코어와 정렬되게 배치되는 가동 코어; (f) 바닥부, 및 상기 바닥부에 연속하는 제1단부와 상기 제1단부와 대향하는 제2단부를 갖는 중공의 원통부를 포함하고, 상기 제1단부 및 제2 단부와 함께 스위치 커버에 접합되는 수지 커버이고, 상기 제1단부는 스위치 케이스의 개구단의 내주연과 인접하며, 상기 제2단부는 수지 커버 자체와 자성 플레이트 사이에 접점 챔버를 형성하기 위하여 상기 여자 코일로부터 떨어진 상기 자성 플레이트의 단부 면 중 하나와 인접함; (g) 상기 수지 커버의 바닥부에서 유지되며, 상기 접점 챔버 내에 배치되는 제1고정 접점을 갖는 제1단자 볼트; (h) 상기 수지 커버의 바닥부에서 유지되며, 상기 접점 챔버 내에 배치되는 제2고정 접점을 갖는 제2단자 볼트; (i) 상기 접점 챔버 내에 배치되며, 상기 제1고정 접점과 제2고정 접점 사이에서 전기적 접속을 선택적으로 성립 및 차단하기 위하여 상기 가동 코어의 움직임에 의해 이동되는 가동 접점; 및 (j) 상기 여자 코일의 통전을 제어하도록 작용하며, 상기 여자 코일과 자성 플레이트 사이에 배치되는 전자제어회로를 포함한다. 상기 전자제어회로는 여자 코일과 자성 플레이트 사이에 배치된다.

구체적으로, 상기 전자제어회로는 접점 챔버로부터 분리되게 상기 자성 플레이트에 의해 형성된 챔버 내에 배치되고, 이에 의해 상기 접점의 마모에 의해 형성된 도전성 분진이 상기 전자제어회로의 표면에 또는 표면상에 증착되는 것을 방지한다. 이에 의한 결과로, 상기 전자제어회로의 전기 절연의 저하 및 전자제어회로의 단락을 방지할 수 있고, 또한 상기 전자제어회로를 전기적으로 절연시키고 차폐시키기 위한 부가적인 특별한 부품이 필요 없게 되어, 상기 전자기 스위치의 크기를 줄일 수 있으며 제조 비용을 줄일 수 있다.

또한, 상기 전자제어회로의 표면에 도전성 분진이 부착되는 것은 상기 전자제어회로를 자성 플레이트로부터 떨어진 여자 코일 측에, 즉 스위치 케이스의 저부 에 위치시킴으로써 방지될 수 있다. 그러나, 이는 상기 전자제어회로에 전력을 공급하기 위한 그라운드 단자(접지 단자) 및 리드 단자의 처리를 어렵게 한다. 구체적으로, 상기 리드 단자는 수지 커버의 바닥부에 형성된 홀을 통해 수지 커버의 외측으로 인출될 수 있다. 상기 그라운드 리드선(접지 리드선)은 여자 코일로부터 떨어진 자성 플레이트의 단부 면에 용접된다. 이 경우 상기 리드 단자 및 그라운드 리드선을 상기 여자 코일의 외주연 상에서 통과시킬 필요가 있고, 이에 따라 상기 스위치 케이스의 외경이 증가하여 상기 보조 전자기 스위치의 크기가 커지게 된다.

그러나, 본 전자기 스위치의 구조는 전자제어회로가 여자 코일과 자성 플레이트 사이에 배치되도록 설계되어, 상기 리드 단자와 그라운드 리드선을 상기 여자 코일의 외주연 상에서 연장시킬 필요가 없고, 상기 전자기 스위치의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전자기 스위치는 상기 여자 코일이 감겨지는 수지 보빈 및 외주연 벽(외부 원통벽)과 내주연 벽(내부 원통벽)을 갖는 환형의 지지부재(지지부)를 더 포함한다. 상기 지지부재는 상기 보빈의 단부와 일체로 형성된다. 상기 전자제어회로는 내주연과 외주연을 갖는 회로 기판을 구비한다. 상기 회로 기판의 내주연과 외주연 중 적어도 하나는 상기 지지부재의 내주연 벽과 외주연 벽 중 하나와 끼워맞춤된다. 이러한 구조는 상기 전자기 스위치에 외부 진동이 전달되는 경우에 상기 전자제어회로의 회로 기판과 보빈 주위에 감겨진 여자 코일 사이의 상대적인 진동을 감소시켜서, 상기 전자제어회로와 여자 코일 사이를 연결하는 리드선에 가해지는 진동으로 인해 발생하는 스트레스를 감소시켜 상기 전 자제어회로와 여자 코일 사이의 접합의 안정성을 향상시킨다. 또한, 전술한 구조는 전자제어회로를 유지하기 위한 부가적인 특별한 부품이 필요 없어서, 상기 전자제어회로를 견고하면서 용이하게 설치할 수 있고 상기 전자기 스위치의 제조 비용을 최소화시킬 수 있다.

상기 전자제어회로의 회로 기판은 보빈과 일체로 몰딩될 수 있다. 이는 상기 회로 기판과 보빈에 가해지는 외부 진동에 대한 저항성을 증가시킨다.

상기 전자기 스위치는 전자제어회로의 회로 기판과 수지 보빈의 단부 사이에 형성되는 챔버를 더 포함한다. 상기 챔버는 보빈보다 낮은 열 전도율을 갖는 수지재로 충전된다. 이에 의해, 상기 여자 코일의 통전에 의해 형성되며 상기 전자제어회로에 전달되는 열을 낮추게 되어, 상기 전자제어회로는 여자 코일의 온도 상승에 견딜 수 있는 성능을 갖게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 가동 접점이 이동하는 경로와 간섭되지 않으며 접점의 마모로 인해 발생하는 도전성 분진에 노출되지 않게 전자기 스위치 내에 전자제어회로를 설치할 수 있다.

본 발명은 전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이나, 본 발명이 특정 실시예에 의해 제한되는 것 은 아니고 본 실시예는 설명 및 이해를 위해서 이용된다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

여러 도면에서 같은 부품은 같은 도면부호로 나타내고, 도 1에는 도 3에 나타낸 차량 엔진 스타터(1)에, 일 예로서 설치되는 전자기 스위치(9)가 도시되어 있다. 도 1은 전자기 스위치(9)의 종단면이다. 도 2는 도 1의 A-A 라인에 따른 횡단면도이다. 도 3은 스타터(1)를 나타낸 평면도이다. 도 4는 스타터(1)의 전기 회로를 나타낸 구성도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스타터(1)에는 하우징(2), 전기 모터(4), 피니언 기어(6), 시프트 레버(7), 메인 전자기 스위치(8), 및 전자기 스위치(9)가 구비된다. 상기 전자기 스위치(9)는 보조 스위치로서 이용되며, 이하 이를 보조 전자기 스위치로 나타낼 것이다.

상기 하우징(3)은 차량의 내연기관(미도시)에 고정된다. 상기 전기 모터(4)는 볼트(3)를 이용하여 하우징(2)에 결합된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 피니언 기어(6)는 모터(4)에 의해 발생된 토크를 엔진에 부착된 링 기어(5)로 전달한다. 상기 메인 전자기 스위치(8)는, 후술할 바와 같이 모터 회로에 설치되는 메인 접점을 개폐시키고, 또한 상기 피니언 기어(6)를 시프트 레버(7)를 통해 모터(4)로부터 떨어지게(즉, 도 4에 도시된 바와 같이 좌측방향) 푸싱한다. 상기 보조 전자기 스위치(9)는 모터 회로에서 메인 전자기 스위치(8)의 전기적 상류측에 위치된다.

상기 하우징(2)은 엔진의 스타터 장착면에 고정되는 플랜지(2a) 및 스위치 장착부(2b)를 포함하고, 상기 스위치 장착부(2b)에 메인 전자기 스위치(8)가 견고하게 장착된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 전기 모터(4)는 전기자(4a) 및 상기 전기자(4a)의 단부에 배치된 정류자(4b)를 갖는 정류자 모터형이다. 상기 메인 전자기 스위치(8)가 메인 접점을 폐쇄(접속)시키는 경우, 이에 의해 상기 전기자(4a)가 정류자(4b)에 올려진(접촉하는) 브러쉬(10)를 통해 저장 배터리(11)로부터의 전력에 의해 통전되어, 상기 전기자(4a)에 토크가 발생된다.

상기 피니언 기어(6)는 모터(4)에 의해 구동되는 출력샤프트(12)의 외주연에 일방향 클러치(13)와 일체로 끼워맞춤된다. 상기 출력샤프트(12)의 토크는 일방향 클러치(13)를 통해 피니언 기어(6)에 전달된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 메인 전자기 스위치(8)는 스위치 코일(14) 및 상기 스위치 코일에 설치된 플런저(15)를 갖는 솔레노이드로 이루어진다. 상기 스위치 코일(14)이 여자되는 경우, 이는 상기 플런저(15)를 흡인하는 자기 흡인력을 발생시키는 전자석으로서의 역할을 할 것이다. 이러한 플런저(15)의 움직임에 의해 상기 메인 접점은 폐쇄(접속)된다. 상기 스위치 코일(14)이 통전되지 않아서 상기 자기 흡인력이 소멸되는 경우, 이에 의해 상기 플런저(15)는 메인 접점을 개방(비접속)시키기 위해 스프링(미도시)으로 인해 발생되는 반력에 의해 후퇴된다(뒤로 이동된다). 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 메인 전자기 스위치(8)는 하우징(2)의 스위치 장착부(2b)에 두개의 볼트(16)를 통해 단단히 결합된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 메인 접점은 두개의 고정 접점(17a, 18a)에 의해 구현되고, 두개의 단자 볼트(17, 18)를 통해 상기 모터 회로에 접속된다. 상기 플런저(15)는 개방 또는 폐쇄, 즉 고정 접점(17a, 18a)을 전기적으로 비접속 또는 접속시키는 가동 접점(19)을 갖고, 상기 플런저에 가동 접점이 배치된다.

상기 단자 볼트(17, 18)는 전형적인 B-단자 및 M-단자로서의 역할을 한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 B-단자는 모터 회로의 고전위측에 접속되고, 상기 M-단자는 모터 리드선(20)을 통해 양극측 브러쉬(10)에 전기적으로 접속된다. 상기 단자 볼트(17, 18)는 접점 커버(21)에 고정된다. 상기 단자 볼트(17, 18)의 헤드는 접점 커버(21)의 내부에 배치되고, 상기 헤드에 일체로 배치된 고정 접점(17a, 18a)을 갖는다.

상기 스위치 코일(14)은 흡인 코일(14a)과 유지 코일(14b)인 두 코일의 조립으로 이루어진다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 흡인 코일(14a)의 일단은 접점 커버(21)에 고정된 여자 단자(excitation terminal)(22)에 전기적으로 접속되고, 상기 흡인 코일(14a)의 타단은 M-단자 볼트(18)에 전기적으로 접속된다. 상기 유지 코일(14b)의 일단은 흡인 코일(14a)과 함께 여자 단자(22)에 전기적으로 접속되고, 상기 유지 코일(14b)의 타단은 그라운드(접지; ground)(예를 들면, 메인 전자기 스위치(8)의 고정 코어)에 전기적으로 접속된다.

상기 여자 단자(22)는 스타터 릴레이(23)를 통해 배터리(11)에 접속된다. 차량의 점화 스위치(24)가 폐쇄(접속)되어 상기 스타터 릴레이(23)가 ON으로 되는 경우, 상기 스타터 릴레이(23)를 통해 상기 배터리(11)에서 여자 단자(22)로 전류가 공급된다.

이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 상기 보조 전자기 스위치(9)의 구조를 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 보조 전자기 스위치(9)는 메인 전자기 스위치(8)의 반경방향으로 상기 메인 전자기 스위치(8)에 근접하게 위치된다. 상기 보조 전자기 스위치(9)는 브라켓(25)을 통해 하우징(2)에 고정된다.

상기 브라켓(25)은 스트립 플레이트(strip plate)로 이루어지고, 상기 스트립 플레이트의 일단은 대략 원형 단부를 가지며 타단은 두개의 원형 홀(미도시)을 갖고, 상기 원형 단부에 보조 전자기 스위치(9)가 용접된다. 상기 타단은 하우징(2)의 스위치 장착부(2b)와 메인 전자기 스위치(8) 사이에서 유지되고, 상기 두 원형 홀에 끼워진 볼트(16)에 의해 상기 메인 전자기 스위치(8)와 함께 하우징(2)에 결합된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 보조 전자기 스위치(9)는 저부(bottom portion)와 개구단(open end)을 갖는 중공의 원통형 스위치 케이스(26), 여자 코일(27), 자성 플레이트(28), 고정 코어(즉, 자성 코어)(29), 가동 코어(30), 수지(제) 커버(31), 단자 볼트(32, 33), 저항기(34), 상기 단자 볼트(32, 33)에 제공되는 후술할 보조 접점, 가동 접점(35), 및 전자제어회로(36)를 포함한다. 상기 여자 코일(27)은 스위치 케이스(26) 내에 배치된다. 상기 자성 플레이트(28)는 스위치 케이스(26)의 개구단 내부에 배치되고 자기 회로의 일부로서 작용한다. 상기 고정 코어(29)는 여자 코일(27)의 여자에 의해 자화된다. 상기 가동 코어(30)는 고정 코어(29)와 정렬되게 위치된다. 상기 수지 커버(31)는 자성 플레이트(28)와 인접하게 스위치 케이스(26)에 부분적으로 배치된다. 상기 단자 볼트(32, 33)는 수지 커버(31)에 타이트하게 끼워맞춤된다. 상기 저항기(34)는 단자 볼트(32, 33)와 접속되게 스위치 케이스(26) 내에 위치된다. 상기 가동 접점(35)은 보조 접점을 개폐하기 위하여 가동 코어(30)의 움직임에 의해 이동된다. 상기 전자제어회로(36)는 여자 코일(27)의 여자를 제어한다.

상기 스위치 케이스(26)는 소경부(small-diameter portion)와 대경부(large-diameter portion)를 갖고, 상기 소경부 내에 여자 코일(27)이 배치되고, 상기 대경부 내에 자성 플레이트(28)가 배치된다. 상기 대경부는 개구단으로 이르고, 상기 대경부와 개구단 사이에 내부 쇼울더를 형성하는 소경부보다 상기 대경부의 외경이 크다.

상기 여자 코일(27)은 수지(제) 보빈(37) 주위에 감겨지고, 통전될 때 전자석의 역할을 한다.

상기 자성 플레이트(28)는 중심홀을 갖는 원형으로 이루어진다. 상기 자성 플레이트(28)는 스위치 케이스(26)의 내부 쇼울더와 인접하여 위치되어, 상기 여자 코일(27)로부터 고정된 거리에 위치된다. 상기 자성 플레이트(28)는 수지 부재(38)와 함께 아웃서트 몰딩(outsert-molding)된다.

상기 고정 코어(29)는 여자 코일(27)의 내주연 내에서 스위치 케이스(26)의 저부(26a)와 인접하여 배치된다.

상기 가동 코어(30)는 자성 플레이트(28)의 중심홀을 통해 여자 코일(27)의 축방향으로 이동가능하도록 상기 여자 코일(27)의 내부에 배치된다. 상기 고정 코 어(29)로부터 떨어지게(즉, 도 1에 본 경우에 우측방향) 가동 코어(30)를 가압하기 위하여 상기 고정 코어(29)와 가동 코어(30)의 외부 쇼울더 사이에 리턴스프링(39)이 배치된다.

상기 수지 커버(31)는 바닥부를 갖는 중공의 원통 형상으로 이루어지고, 다리부(즉, 중공의 원통 대경부)(31a)를 갖는다. 상기 바닥부 그 내부에 단자 볼트(32, 33)가 설치된다. 상기 다리부(31a)는 스위치 케이스(26)의 개구단과 인접하여 위치되는 외부 쇼율더 및 상기 자성 플레이트(28)의 단부 면의 외주연과 인접하여 위치되는 후방단을 갖는다. 상기 스위치 케이스(26)의 개구단의 전체 또는 부분적인 주위(주변)는 수지 커버(31)의 다리부(31a)를 견고하게 유지하기 위하여 크림프된다. 상기 수지 커버(31)의 내벽과 자성 플레이트(28)에 의해 형성된 접점 챔버(40)를 상기 수지 커버(31)가 갖는다.

상기 단자 볼트(32)는 배터리 케이블을 통해 상기 배터리(11)의 양극 단자에 접속되고, 또한 상기 단자 볼트(32)를 제1단자 볼트(32)로 나타낼 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 단자 볼트(33)는 금속 연결 플레이트(41)를 통해 메인 전자기 스위치(8)의 B-단자 볼트(17)에 기계적 및 전기적으로 연결되고, 또한 상기 단자 볼트(33)를 제2단자 볼트로 나타낼 것이다. 상기 제1 및 제2단자 볼트(32, 33)는 와셔(42, 43)를 통해 수지 커버(31)에 고정된다. 상기 제1 및 제2단자 볼트(32, 33)의 각각의 외주부에 환형의 홈이 형성되고, 상기 환형 홈에 O-링과 같은 실링부재가 끼워져서 상기 수지 커버(31)에 형성된 볼트 장착홀 중 대응하는 하나의 홀과 실링부재 사이에서 밀폐된 실링이 이루어진다.

상기 제1 및 제2단자 볼트(32, 33)에 제1 및 제2고정 접점(45, 46)이 각각 부착되고, 상기 제1 및 제2고정 접점(45, 46)은 전술한 바와 같이 보조 접점으로서 역할을 한다. 상기 제1 및 제2보조 접점(45, 46)은 수지 커버(31)의 접점 챔버(40) 내에 배치된다. 상기 제1 및 제2고정 접점(45, 46)은 제1 및 제2 단자 볼트(32, 33)의 헤드의 마디 주변부(kunrled peripheral portion)에 압입끼워맞춤된 것처럼 도 1에 도시되어 있지만, 브레이징이나 솔더링을 통해 상기 마디 주변부에 접합될 수도 있다.

상기 가동 접점(35)은 접점 챔버(40)에 배치되고 상기 보조 접점(즉, 제1 및 제2고정 접점(45, 46))을 향하고 있다. 상기 가동 접점(35)은 수지(제) 로드(47)를 통해 가동 코어(30)에 결합된다. 전술한 바와 같이, 상기 가동 코어(30)는 고정 코어(29)로부터 떨어지게 리턴스프링(39)에 의해 가압되어 상기 가동 접점(35)은 수지 커버(31)의 바닥부에 형성된 접점 스토퍼(31b)와 일정하게 인접하게 된다. 상기 수지 커버(31)의 바닥부에서 프루스토-원뿔(frusto-conical) 형상의 접점 스토퍼(31b) 주위에 환형 홈이나 챔버가 형성되고, 상기 환형 홈이나 챔버에 접점 누름 스프링(48)이 배치된다. 상기 가동 접점(35)이 제1 및 제2고정 접점(45, 46)과 인접하여 위치되는 경우, 상기 접점 누름 스프링(48)은 가동 접점(35)에 소정의 접점 압력을 가하는 작용을 한다.

상기 저항기(34)는 모터(4)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 전류 제어수단으로서 작용한다. 상기 저항기(34)는 접점 챔버(40)에 배치되고, 상기 저항기의 일단이 제1단자 볼트(32)에 기계적 및 전기적으로 접속되고, 상기 저항기의 타단은 제2단자 볼트(33)에 기계적 및 전기적으로 접속된다. 상기 저항기(34)는 자성 플레이트(28) 및 보조 접점(즉, 제1 및 제2고정 접점(45, 46)) 각각으로부터 소정 거리에 위치된다. 또한, 상기 저항기(34)가 연속적으로 통전되어 적열(glow)되는 경우에 상기 수지 커버(31)가 열적 손상을 받는 것을 방지하기 위하여 상기 저항기(34)는 수지 커버(31)의 내주연으로부터 소정 거리에 위치된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 전자제어회로(36)는 환형의 회로 기판(36a)을 갖고, 상기 환형의 회로 기판(36a)에 전자 장치(소자)(36b)가 조립되고, 상기 전자제어회로(36)는, 상기 메인 전자기 스위치(8)의 스위치 코일(14)을 통전시켜 상기 점화 스위치(24)가 ON으로 된 후에 소정의 시간 t초만큼 지연되어 상기 보조 전자기 스위치(9)의 여자 코일(27)을 통전시키는 작용을 한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 전자제어회로(36)는 스위치 케이스(26) 내에서 여자 코일(27)과 자성 플레이트(28) 사이에 배치된다. 상기 회로 기판(36a)의 내주연 및/또는 외주연은 일체의 유닛으로서 보빈(37)과 일체로 형성된 지지부(49)에 끼워맞춤된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 지지부(49)는 전자기 플레이트(28)를 향하는(도면에서 본 경우, 우측방향) 여자 코일(27)의 단부에 인접한 보빈(37)의 단부 면의 내주연 에지 및 외주연 에지로부터 연장되는 내부 원통벽 및 외부 원통벽을 갖는 컵 형상으로 이루어진다.

상기 전자제어회로(36)의 회로 기판(36a)은, 상기 보빈(37)보다 열 전도율이 낮은 수지재(50)로 충전된 환형의 챔버를 형성하기 위하여 상기 보빈(37)의 단부로부터 떨어지게 배치된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 전자제어회로(36)는 두개의 도전성 리드선(36c, 36d) 및 상기 도전성 리드선으로부터 연장되는 그라운드 리드선(접지 리드선; ground lead)(36e)을 갖는다. 상기 리드선(36c)은 제1커넥터(51)에서 여자 코일(27)의 단부(27a)에 전기적 및 기계적으로 접합된다. 상기 리드선(36d)은 제2커넥터(52)에서 여자 코일(27)의 단부(27b)에 전기적 및 기계적으로 접합된다. 상기 그라운드 리드선(36e)은, 예를 들면 상기 여자 코일(27)로부터 떨어진 전자기 플레이트(28)의 단부에 전기적 및 기계적으로 접합되거나 용접된다.

상기 제1커넥터(51)에 외부 리드 단자(53)가 기계적 및 전기적으로 접합된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 외부 리드 단자(53)는 수지 커버(31)에 형성된 홀(미도시)을 통해 상기 수지 커버(31)의 외측으로 연장되고 상기 점화 스위치(24)와 접속된다.

이하, 도 5의 타임차트를 참조하여 스타터(1)의 작동을 설명한다.

상기 점화 스위치(24)가 ON되는 경우, 상기 스타터 릴레이(23)가 ON으로 된다. 이에 의해, 상기 메인 전자기 스위치(8)의 스위치 코일(14)은 배터리(11)로부터 공급된 전력에 의해 시간 t1에서 통전된다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 보조 전자기 스위치(9)의 여자 코일(27)은 스타터 릴레이(23)의 코일(23a)과 병렬로 접속되고, 전술한 바와 같이 상기 스위치 코일(14)이 통전된 후에 시간 t초만큼 지연되어 상기 전자제어회로(36)에 의해 통전된다. 이에 의해, 상기 메인 전자기 스위치(8)는 도 4에서 본 경우에 있어서 좌측방향으로 플런저(15)를 흡인하여, 상기 모터(4)로부터 떨어지게(즉, 도 4의 우측방향) 시프트 레버(7)를 통해 피 니언 기어(6)를 밀어낸다(푸싱한다).

이후, 상기 메인 접점(즉, 고정 접점(17a, 18a))이 폐쇄(접속)되는 경우, 이에 의해 상기 배터리(11)로부터 공급되며 저항기(34)에 의해 제어되는 전류 값(A1)이 모터(4)에 인가되어, 상기 모터(4)는 저속으로 회전한다.

상기 피니언(6)이 모터(4)에 의해 회전되고 링 기어(5)와 치합한 후, 상기 전자제어회로(36)는 시간 t2에서 보조 전자기 스위치(9)의 여자 코일(27)을 통전시킨다. 이에 따라, 상기 보조 접점(즉, 제1 및 제2고정 접점(45, 46))을 폐쇄시키기 위하여 상기 가동 접점(35)이 흡인되어, 상기 저항기(34)를 단락시키는 단락 통로를 형성한다. 이에 의해, 상기 배터리(11)에 의해 형성된 전체의 전압은 모터(4)에 인가되어, 상기 전류 값(A1)보다 큰 전류 값(A2)이 모터(4)를 통해 흐른다. 이때, 상기 모터(4)는 고속으로 회전하여, 상기 피니언 기어(6)를 통해 링 기어(5)에 토크가 전달되고, 이에 따라 상기 엔진이 크랭크(crank)된다.

본 실시예에서의 스타터(1)는 메인 접점의 폐쇄로부터 보조 접점의 폐쇄까지의 초기 단계 동안에 저항기(34)에 의해 제어된 전류 값(A1)을 모터(4)에 공급하도록 설계되고, 이에 따라 피니언 기어(6)와 링 기어(5)의 기계적 마모를 최소화하기 위하여 상기 피니언 기어(6)와 링 기어(5)의 치합으로 인해 발생하는 기계적 충격을 감소시켜서 내구성을 향상시킨다.

상기 모터(4)가 회전을 시작함에 따라 상기 모터(4)를 통해 흐르는 돌입 전류(inrush current)도 감소하고, 이에 따른 결과로 상기 메인 전자기 스위치(8)의 메인 접점과 상기 모터(4)의 브러쉬(10)의 수명을 향상시킨다.

상기 자성 플레이트(28)에 의해 상기 여자 코일(27)과 자성 플레이트(28) 사이의 스위치 챔버(40)로부터 분리되게, 상기 챔버 내에 전자제어회로(36)가 배치되고, 이에 의해 상기 보조 접점의 마모에 의해 형성된 도전성 분진이 상기 전자제어회로(36)의 표면에 부착되는 것을 제거(방지)한다. 이에 의한 결과로, 상기 전자제어회로(36)의 전기 절연의 저하 및 전자제어회로(36)의 단락을 방지할 수 있고, 또한 상기 전자제어회로(36)를 전기적으로 절연시키고 차폐시키기 위한 부가적인 특별한 부품이 필요 없게 된다.

상기 가동 접점(35)은 전자제어회로(36)가 설치되는 챔버 내에 위치되지 않고, 이에 따라 상기 회로 기판(36a)의 구성 및 회로 장치(소자)(36b)의 배치는 가동 접점(35)의 궤적과 상관없이 선택될 수 있고, 상기 보조 전자기 스위치(9)의 전자제어회로(36)를 용이하게 설치할 수 있다.

또한, 상기 스위치 챔버(40) 내에서 보조 접점의 마모로 인해 발생하는 도전성 분진이 전자제어회로(36)의 표면에 부착되는 것은 상기 전자제어회로(36)를 자성 플레이트(28)로부터 떨어진 여자 코일(27) 측에, 즉 스위치 케이스(26)의 저부(26a)에 위치시킴으로써 방지될 수 있다. 그러나, 이는 상기 전자제어회로(36)에 전력을 공급하기 위한 그라운드 단자(접지 단자)(36e) 및 외부 리드 단자(53)의 처리를 어렵게 한다. 구체적으로, 상기 외부 리드 단자(53)는 수지 커버(31)의 바닥부에 형성된 홀을 통해 수지 커버(31)의 외측으로 인출될 수 있다. 상기 전자제어회로(36)의 그라운드 리드선(접지 리드선)(36e)은 여자 코일(27)로부터 떨어진 자성 플레이트(28)의 단부 면에 접속되거나 용접된다. 이 경우 상기 외부 리드 단 자(53) 및 그라운드 리드선(36e)을 상기 여자 코일(27)의 외주연 상에서 통과시킬 필요가 있고, 이에 따라 상기 스위치 케이스(26)의 외경이 증가하여 상기 보조 전자기 스위치(9)의 크기가 커지게 된다.

그러나, 본 실시예에 따른 스타터(1)의 구조는 전자제어회로(36)가 여자 코일(27)과 자성 플레이트(28) 사이에 배치되도록 설계되어, 상기 외부 리드 단자(53)와 그라운드 리드선(36e)을 상기 여자 코일(27)의 외주연 상에서 연장시킬 필요가 없고, 상기 보조 전자기 스위치(9)의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 전자제어회로(36)의 회로 기판(36a)의 외주연 및/또는 내주연은 상기 지지부(49)의 외부 원통벽 및/또는 내부 원통벽에 끼워맞춤된다. 이에 따라, 상기 보조 전자기 스위치(29)에 외부 진동이 전달되는 경우에 상기 전자제어회로(36)의 회로 기판(36a)과 보빈(37) 주위에 감겨진 여자 코일(27) 사이의 상대적인 진동이 감소되어, 상기 전자제어회로(36)와 여자 코일(27) 사이를 연결하는 리드선에 가해지는 진동으로 인해 발생하는 스트레스를 감소시켜서 상기 전자제어회로(36)와 여자 코일(27) 사이의 접합의 안정성을 향상시킨다. 또한, 전술한 구조는 전자제어회로(36)를 유지하기 위한 부가적인 특별한 부품이 필요 없어서, 상기 전자제어회로(36)를 견고하면서 용이하게 설치할 수 있고 상기 스타터(1)의 제조 비용을 최소화시킬 수 있다.

상기 보빈(37)의 단부와 전자제어회로(36)의 회로 기판(36a) 사이에 형성된 챔버는 상기 보빈(37)보다 열 전도율이 낮은 수지재(50)로 충전되고, 이에 의해 상기 여자 코일(27)의 통전에 의해 형성되며 상기 전자제어회로(36)에 전달된 열을 낮추게 되어, 상기 전자제어회로(36)는 여자 코일(27)의 온도 상승에 견딜 수 있는 성능을 갖게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예를 이해기 쉽도록 설명하였지만, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 방법으로 변형되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명은 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기 전자제어회로(36)의 회로 기판(36a)은 여자 코일(27)의 보빈(37)과 일체로 몰딩될 수 있다. 이 경우, 상기 여자 코일(27)은 전자제어회로(36)의 회로 기판(36a)과 함께 유지되어, 외부 진동에 대한 저항을 증가시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 전자기 스위치의 내부 구조를 나타낸 종단면도이다.

도 2는 도 1의 A-A 라인에 따른 횡단면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 보조 전자기 스위치를 구비한 스타터를 나타낸 측면도이다.

도 4는 도 3에 나타낸 스타터의 회로 구조를 나타낸 회로구성도이다.

도 5는 도 3에 나타낸 스타터의 작동을 나타낸 타임차트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 스타터 8: 메인 전자기 스위치

9: 보조 전자기 스위치 26: 스위치 케이스

27: 여자 코일 28: 자성 플레이트

29: 고정 코어 30: 가동 코어

31: 수지 커버 35: 가동 접점

Claims

저부와 개구단을 갖는 중공의 원통형 스위치 케이스;

상기 스위치 케이스 내에 배치되며 통전되는 경우에 전자석으로 작용하는 여자 코일;

상기 스위치 케이스의 저부와 인접하여 상기 여자 코일의 내부에 배치되는 고정 코어;

상기 여자 코일보다 상기 스위치 케이스의 개구단에 더 가깝게 상기 스위치 케이스 내에 배치되며, 자기 회로의 일부로서 작용하고, 원형의 중심홀을 갖는 환형의 자성 플레이트;

상기 여자 코일 내부에서 상기 자성 플레이트의 중심홀을 통해 상기 여자 코일에 의해 형성된 자기 흡인력으로 상기 스위치 케이스의 축방향으로 이동되게 상기 고정 코어와 정렬되게 배치되는 가동 코어;

바닥부, 및 상기 바닥부에 연속하는 제1단부와 상기 제1단부와 대향하는 제2단부를 갖는 중공의 원통부를 포함하고, 상기 제1단부 및 제2단부와 함께 스위치 커버에 접합되는 수지 커버;

상기 수지 커버의 바닥부에서 유지되며, 접점 챔버 내에 배치되는 제1고정 접점을 갖는 제1단자 볼트;

상기 수지 커버의 바닥부에서 유지되며, 상기 접점 챔버 내에 배치되는 제2고정 접점을 갖는 제2단자 볼트;

상기 접점 챔버 내에 배치되며, 상기 제1고정 접점과 제2고정 접점 사이에서 전기적 접속을 선택적으로 성립 및 차단하기 위하여 상기 가동 코어의 움직임에 의해 이동되는 가동 접점; 및

상기 여자 코일의 통전을 제어하도록 작용하며, 상기 여자 코일과 자성 플레이트 사이에 배치되는 전자제어회로

를 포함하고,

상기 제1단부는 스위치 케이스의 개구단의 내주연과 인접하며, 상기 제2단부는 수지 커버 자체와 자성 플레이트 사이에 접점 챔버를 형성하기 위하여 상기 여자 코일로부터 떨어진 상기 자성 플레이트의 단부 면 중 하나와 인접하는

전자기 스위치.
제1항에 있어서,

상기 여자 코일이 감겨지는 수지 보빈 및 외주연 벽과 내주연 벽을 갖는 환형의 지지부재를 더 포함하고,

상기 지지부재는 상기 보빈의 단부와 일체로 형성되고,

상기 전자제어회로는 내주연과 외주연을 갖는 회로 기판을 구비하고, 상기 회로 기판의 내주연과 외주연 중 적어도 하나는 상기 지지부재의 내주연 벽과 외주연 벽 중 하나와 끼워맞춤되는

전자기 스위치.
제1항에 있어서,

상기 여자 코일이 감겨지는 수지 보빈을 더 포함하고,

상기 전자제어회로의 회로 기판은 상기 보빈과 일체로 몰딩되는

전자기 스위치.
제1항에 있어서,

상기 전자제어회로의 회로 기판과 수지 보빈의 단부 사이에 형성되는 챔버를 더 포함하고,

상기 챔버는 보빈보다 낮은 열 전도율을 갖는 수지재로 충전되는

전자기 스위치.