JP3324145B2 - マグネットスイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、接点駆動用のプラン
ジャに対してより効率的な磁気回路が形成されるように
改良した、例えばエンジン起動用のスタータモータの電
源制御用に使用されるマグネットスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載されるエンジンを起動する
ためにスタータモータが使用されるもので、このスター
タモータを駆動するために、イグニッションスイッチが
操作されたときに、スタータモータに電源を供給するス
イッチ機構が設けられる。そしてこのスイッチ機構とし
ては、イグニッションスイッチの操作時に駆動電力が供
給されるマグネットスイッチが用いられる。

【０００３】この様なマグネットスイッチは、ステーシ
ョナリコアに対向するようにしてプランジャが設けら
れ、このプランジャの周囲を取り囲むようにしてボビン
に巻装した励磁コイルが設定される。そして、この励磁
コイルを取り囲むようにして磁性材料によって構成した
フレームを設けるもので、このフレームの一端部がステ
ーショナリコアに接続され、他端部はプランジャの外周
部に近接設定されるようにして、ステーショナリコア、
フレーム、プランジャを結ぶ磁気回路が構成されるよう
にしている。

【０００４】図７はこの様なマグネットスイッチの一部
を取り出して示したもので、円柱状のプランジャ51が円
筒状のスリーブ52の内部に同軸的に位置され、プランジ
ャ51がスリーブ52の内部で軸線に沿って移動自在に設定
されるようにしている。そして、スリーブ52の外周に絶
縁物で構成したボビン53に巻装した励磁コイル54を装着
すると共に、この励磁コイル54部を取り囲むようにして
磁性材料で構成したフレーム55が設定される。

【０００５】この場合、このフレーム55の端部には、ス
リーブ52の外周面に接触されるようにした底板部551 が
設けられ、この底板部551 と励磁コイル54のボビン53と
の間に、励磁コイル54部をボビン53と共に図示しないス
テーショナリコアの方向（図７中、右方向）に押圧する
クッションスプリング56が介在されている。そして、こ
の励磁コイル54部分がフレーム55の内部で固定的に位置
設定されるようにしている。

【０００６】ここでこのクッションスプリング56として
は、例えば図８で示すような波型に折曲した弾性金属板
をリング状に切り出して構成されるもので、例えば鋼材
によって構成される。

【０００７】この様に構成されるマグネットスイッチに
おいて、フレーム55の底板部551 とプランジャ51との間
に磁気的なギャップΔａが存在する。ここで、底板部55
1 のプランジャ51の外周面と対向する部分に主磁束Ａが
存在するものであるが、この対向部分の面積が限られた
ものであるため、磁気的なギャップΔａ部分の磁気抵抗
が大きくなって、必然的に漏洩磁束Ｂが発生する。この
漏洩磁束Ｂは磁気抵抗の大きい磁路（空気中）を流れる
ものであることから、その起磁力の損失が大きいという
ことを意味する。

【０００８】クッションスプリング56は磁路の形成可能
な鋼材によって構成されるものであるが、波型に折曲し
て構成されるものであるため、フレーム55との接触面積
が非常に小さい。さらに、このスプリング56はスリーブ
52の外周に緩やかに嵌め合わされる状態で設定されるも
のであり、したがってこのスプリング56とプランジャ51
との間に大きなギャップΔｂが設定されるため、このク
ッションスプリング56は磁気回路的には無効となる。

【０００９】プランジャ51に充分な磁気吸引力が設定さ
れるようにするため、例えばフレーム55の底板部551 の
プランジャ51の外周面と対向する内周縁に、このプラン
ジャ51の外周面との対向面積を増大させる筒状体を形成
することが考えられるが、これではこのマグネットスイ
ッチの軸長が長くなり、大型化する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に軸長を短く設定するこ
とができるようにして小型化が可能とされるようにする
と共に、プランジャに作用する磁気的な吸引力が充分に
大きく設定され、動作信頼性が確実に確保されるように
した、例えばスタータモータ用のマグネットスイッチを
提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るマグネッ
トスイッチは、軸線に沿って移動自在に設定された磁性
材料によって構成される円柱状のプランジャと、このプ
ランジャの一方の端部に対向するように設定された磁性
材料で構成されるステーショナリコアと、前記プランジ
ャの外周を取り巻くように設定され、絶縁物で構成され
たボビンに巻装した励磁コイルと、この励磁コイル部を
取り囲むように構成され、一端を前記ステーショナリコ
アに結合すると共に、他端部に前記プランジャの外周に
近接する内周が設定された開口を有する底板部が形成さ
れるようにした磁性材料によって構成されたフレーム
と、このフレームの前記底板部と前記励磁コイルのボビ
ンとの間に介在設定された磁気回路の形成可能な材料で
構成したクッションスプリングとを具備し、このクッシ
ョンスプリングは、フレームの底板部に接触し、さらに
プランジャの外周面に近接する内径が設定されたリング
部と、このリング部から径方向外側方向に延び、先端部
がボビンに当接して、ボビンを底板部から離す方向に力
が作用されるとともに、リング部と一体成形されたスプ
リング部からなるものである。

【００１２】

【作用】この様に構成されるマグネットスイッチにあっ
ては、磁気コイル部を取り囲むように設定されたフレー
ムは、その底板部部においてプランジャに充分接近して
設定され、さらにクッションスプリングのリング部はフ
レームの底板部に接触されると共に、プランジャの外周
に充分に接近される状態で設定される。したがって、フ
レームの底板部とプランジャとの間と共に、クッション
スプリングのリング部とプランジャとの間にそれぞれ主
磁束が形成されるようになり、プランジャにおいて充分
な磁気吸引力が設定される。この場合、フレーム底板部
と励磁コイルの巻装されるボビンとの間には、クッショ
ンスプリングのみが介在されるものであり、このマグネ
ットスイッチの軸長を特に延長する必要がなく、小型化
が図れる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１はマグネットスイッチの断面構造を示し
たもので、円柱状の軟鋼等の磁性体材料によって構成さ
れたプランジャ11を備え、このプランジャ11は黄銅等の
非磁性材料によって構成した円筒状のスリーブ12の内部
に、このスリーブ12によってガイドされるように軸方向
移動自在に設定される。

【００１４】このスリーブ12の端部には、磁性体材料に
よって構成されたステーショナリコア13が嵌め込み設定
されるもので、このステーショナリコア13の中央部に
は、プランジャ11の端面から突出した駆動軸14が貫通す
る開口が形成されている。そして、このステーショナリ
コア13のプランジャ11と反対側の面に対応して、断面台
形状にした傘状の可動接点15が設けられ、この可動接点
15が駆動軸14と一体的に結合されるようにする。ここ
で、プランジャ11とステーショナリコア13との間には圧
縮スプリング16が介在され、このスプリング16によって
プランジャ11は常時ステーショナリコア13から離れる位
置に設定されるようにする。

【００１５】磁性体材料によって構成した円筒状のフレ
ーム17が、一端部にステーショナリコア13が嵌め込み設
定されるようにして設けられる。そして、このフレーム
17の内部に収納されるようにして励磁コイル18が設定さ
れるもので、この励磁コイル18はスリーブ12の外周に嵌
め込み設定される絶縁物で構成したボビン19に巻装され
ている。

【００１６】ここで、フレー17はボビン19の端面を覆う
ようにした底板部171 を備え、この底板部171 の中央部
には開口が形成されて、この開口の内周面がスリーブ12
の外周面に接触されるように構成される。そして、この
底板部171 と励磁コイル18を巻装したボビン19との間
に、クッションスプリング20が介在され、このクッショ
ンスプリング20によってボビン19がステーショナリコア
13の方向に押され、この励磁コイル18部分が所定位置に
保持されるようにしている。

【００１７】図２はこのクッションスプリング20の構造
を示すもので、このスプリング20は磁性を有する鋼材、
すなわち磁束を通す材料によって構成され、スリーブ12
の外周面に接触する内径に設定されたリング部201 を有
する。そして、このリング部201 の外周部に、リング部
201 と異なる面が設定されるようにしたリング状細片部
材を複数の細片によってリング部201 で支えるようにし
たスプリング部202 が形成される。

【００１８】すなわち、このクッションスプリング20が
フレーム17の底板部171 とボビン19との間に介在された
状態で、このクッションスプリング20のリング部201 端
面が底板部171 に接触されると共に、このリング部201
の内周部がスリーブ12の外周と接触され、リング部201
の内周面が、プランジャ11の外周面に充分接近して設定
されるようにしている。

【００１９】ここで使用されるクッションスプリング20
としては、種々の形状が考えられるものであるが、例え
ば図３で示すようにリング部201 に対してその外周方向
に突出される複数の細片によってスプリング部202 が構
成されるようにしてもよい。また図４で示すようにリン
グ部201 の外周の全体に突出縁を形成し、この突出縁部
分をリング部201 の面から突設するようにした皿ばね構
造でプリング部202 が構成されるようにしてもよい。

【００２０】スリーブ12のステーショナリコア13の設定
される端部には、樹脂等によって構成したカバー21が設
けられ、このカバー21の内部に可動接点15に対向して一
対の固定接点221 および222 が設けられる。そして、可
動接点15がスプリング16に抗して移動されたときに、こ
の可動接点15によって固定接点221 と222 との間が電気
的に接続され、端子231 と232 との間に電気回路が形成
されて、図示しないスタータモータに駆動電力が供給さ
れるようになる。

【００２１】この様なマグネットスイッチにおいて、フ
レーム17とプランジャ11との間に、プランジャ11の吸引
運動を円滑に行わせるために、非磁性材料によって構成
されたスリーブ12が介在されている。したがって、この
スリーブ12部分で磁気抵抗が著しく増加し、磁束の損失
が発生する。

【００２２】この様な磁気抵抗を減少させるためには、
プランジャ11の外周付近の磁路断面積を増加すればよい
もので、例えばフレーム17の底板部171 の中央部に、プ
ランジャ11の外周面に沿って筒体を形成すれば、この筒
体とプランジャ11の外周面との対向面積が増加し、磁気
抵抗が減少される。

【００２３】しかし、このフレーム17を例えばプレス加
工によって製作することを想定すると、フレーム17の底
板部171 の中央部に円筒体を直角に曲げた状態で成形す
ると共に、プランジャ11が挿入される開口を打ち抜き形
成しなければならない。したがって、このプレス加工工
程が複雑化する。また、この筒体のためにフレーム11の
軸長が増加し、マグネットスイッチの体格を大型化す
る。

【００２４】これに対して、実施例で示したマグネット
スイッチにあっては、クッションスプリング20の内側の
リング部201 の端面が、このスプリング20自身の弾性力
でフレーム17の底板部171 に圧接され、このリング部20
1 が磁路として利用できる状態となる。

【００２５】同時にクッションスプリング20のリング部
201 の内径は、スリーブ12の外径とほぼ一致する状態と
されるものであるため、このクッションスプリング20の
リング部201 の内周面は、プランジャ11の外周面との間
隙を極力小さくする、すなわちスリーブ12との組み付け
上で必要最小の間隙とされるものであり、このクッショ
ンスプリング20のリング部201 とプランジャ11との間の
磁路断面積の増加が効果的に図れるようになる。

【００２６】図５はこの磁路形成部分を拡大して示した
もので、フレーム17の底板部171 の開口内周部と共に、
クッションスプリング20のリング部201 がプランジャ11
の外周面と対向するようになり、この対向部の面積が増
大される。この場合のフレーム17の底板部171 とプラン
ジャ11の外周面との間の間隔Δａと、クッションスプリ
ング17のリング部201 の内周とプランジャ11の外周面と
の間隔Δｂとは、スリーブ12の厚さに対応して等しい値
に設定され、リング部201 内周がプランジャ11の外周に
充分に近接して設定される。したがって、底板部171 の
厚さとリング部201 の厚さに対応する磁路断面積が設定
され、この部分にも主磁路Ａが形成されるようになる。

【００２７】ここで、フレーム17は軟鋼で構成され、ク
ッションスプリング20はスプリング力のためばね鋼ある
いは工具鋼等によって構成されているので、実質的にク
ッションスプリング20の方が透磁率は小さいが、このス
プリング20の透磁率に対して非磁性体で構成されるスリ
ーブ12の磁気抵抗が著しく大きい。

【００２８】このため、実験結果によるとフレーム17の
中心開口部にプランジャ11に沿って筒体を突出した場合
と、実施例で示したようにクッションスプリング20のリ
ング部201 をフレーム17の底板部171 に圧接した場合そ
れぞれの、プランジャ11の吸引力の向上効果は、寸法的
にスプリング17のリング部201 の厚さと底板部に突出し
た筒体の寸法が等しい場合にほぼ同様であった。図６は
その実験結果を示しているもので、Ａは実施例の場合で
あり、Ｂはこれと比較するためにフレーム底板部に筒体
を突設して構成した場合である。Ｃは図７で示した従来
構造の場合である。

【００２９】図２乃至図４で示したようなクッションス
プリング20は、鋼板をプレス加工によって打ち抜くこと
によって製作できるものであり、スプリング力を発生す
るスプリング部202 は曲げ加工することにより、従来の
クッションスプリングと同様の加工工程で製作できる。
また、このクッションスプリング20の組み付けも、従来
と全く同様の工程で行えるものにで、吸引力向上のため
のコスト変動が存在しない。

【００３０】そして、このクッションスプリング20を磁
路として利用することによって、他の構成部分が従来と
同様であるならば、励磁コイル18の巻き数の低減等を図
ることができ、小型および軽量化が行えるようになる。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係るマグネット
スイッチによれば、体格を大きくすることなくプランジ
ャに対する磁気吸引力が向上されるものであり、より小
型化した構成で信頼性の高いスイッチ装置とすることが
できるもので、例えばスタータ用のスイッチ機構として
充分な信頼性を持って利用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るマグネットスイッチ
を説明する断面構成図。

【図２】上記マグネットスイッチに組み込み使用される
クッションスプリングを示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）図のｂ−ｂ線断面図。

【図３】同じくクッションスプリングの第２の例を示す
もので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）図のｂ−ｂ線
断面図。

【図４】同じくクッションスプリングの第３の例を示す
もので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）図のｂ−ｂ線
断面図。

【図５】上記実施例で形成される磁路の状態を説明する
図。

【図６】プランジャに対する吸引力の実験結果を示す
図。

【図７】従来のマグネットスイッチの磁路の状態を説明
する図。

【図８】（Ａ）は上記従来例で使用されるクッションス
プリングを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）図のｂ−ｂ線断
面図。

【符号の説明】

11…プランジャ、12…スリーブ、13…ステーショナリコ
ア、15…可動接点、17…フレーム、171 …底板部、18…
励磁コイル、19…ボビン、20…クッションスプリング、
201 …リング部、202 …スプリング部、221 、222 …固
定接点。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線に沿って移動自在に設定された磁性材
   料によって構成される円柱状のプランジャと、 このプランジャの一方の端部に対向するように設定され
   た磁性材料で構成されるステーショナリコアと、 前記プランジャの外周を取り巻くように設定され、絶縁
   物で構成されたボビンに巻装した励磁コイルと、 この励磁コイル部を取り囲むように構成され、一端を前
   記ステーショナリコアに結合すると共に、他端部に前記
   プランジャの外周に近接する内周が設定された開口を有
   する底板部が形成されるようにした磁性材料によって構
   成されたフレームと、 このフレームの前記底板部と前記励磁コイルのボビンと
   の間に介在設定された磁気回路の形成可能な材料で構成
   したクッションスプリングとを具備し、 このクッションスプリングは、フレームの底板部に接触
   し、さらにプランジャの外周面に近接する内径が設定さ
   れたリング部と、このリング部から径方向外側方向に延
   び、先端部がボビンに当接して、ボビンを底板部から離
   す方向に力が作用されるとともに、リング部と一体成形
   されたスプリング部からなることを特徴とするマグネッ
   トスイッチ。