(57)【要約】【課題】固定接点間のバウンス現象を抑制することで接点寿命を向上させ、且つ、小型化が可能なできる電磁継電器を提供すること。【解決手段】電磁ソレノイド７によって駆動される可動接点５が固定接点３、４間を断続することによって電気回路の開閉成を可能にする電磁継電器１において、可動接点５を固定接点３、４方向に付勢する接点圧スプリング８を、直径の異なる２つのスプリングより構成する。これによって、可動接点５が受ける荷重が分散し、固定接点３、４に対する接触を安定させることができる。このため、接点間のバウンス現象が抑制されることでアーク放電による接点の磨耗を低減し、電磁継電器１の信頼性と寿命を向上させることができる。また、スプリング１つ当たりの荷重を小さくすることができるため、スプリングの全長を短縮でき、接点と接点圧スプリング８を収容するハウジング２を小型化することができる。【選択図】図１
2010153301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に固定される固定接点と、
前記固定接点に対して相対変位可能に支持された可動接点と、
前記可動接点が前記固定接点から遠ざかる方向に弾性力を付与して前記可動接点を前記固定接点から離れた位置に保持する第１弾性部材と、
通電により前記第１弾性部材の弾性力に抗する磁力を発揮して前記可動接点を前記固定接点に接触させる電磁ソレノイドと、
前記可動接点を前記固定接点方向に付勢する第２弾性部材と、を備える電磁継電器において、
前記第２弾性部材は、直径の異なる内径側スプリングと外径側スプリングを有し、前記内径側スプリングは前記外径側スプリングの内側の空間に配置されていることを特徴とする電磁継電器。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁継電器において、
前記内径側スプリングは前記固定接点と前記可動接点とが接触する接触面の径方向中心位置よりも内径側を付勢し、前記外径側スプリングは前記接触面の径方向中心位置よりも外径側を付勢することを特徴とする電磁継電器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁継電器において、
前記内径側スプリングは、前記ハウジング底面に設けられた突起部の外径によって位置決めされ、前記外径側スプリングは、前記ハウジングに設けられた可動接点収容部の内側面によって位置決めされていることを特徴とする電磁継電器。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の何れかの電磁継電器において、
前記内径側スプリングは、前記可動接点の前記接触面に対して背面側に形成された凸部によって位置決めされていることを特徴とする電磁継電器。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の何れかの電磁継電器において、
前記可動接点は、前記可動接点収容部の内側面によって位置を案内されていることを特徴とする電磁継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路を開閉成する電磁継電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に例示する電磁継電器は、電磁ソレノイドへの通電により生じる磁気吸引力を利用して電気回路の開成・閉成を切り替える。この電磁継電器によれば、電磁ソレノイドのコイルへの通電による起磁力により固定鉄心および可動鉄心が磁化され、可動鉄心が固定鉄心側に吸引される。可動鉄心の一端部には樹脂製のロッドが設けられており、このロッドの先端が可動接点に当接している。そして、可動鉄心の移動に伴って、可動接点を固定接点方向に付勢する接点圧スプリングの弾性力により両接点は接触し、電気回路を閉成する。また、ソレノイドへの通電が切れると、可動鉄心の端部に設けられたリターンスプリングの弾性力が接点圧スプリングの弾性力に抗することにより、可動接点は固定接点から離れ、電気回路を開成する。
【特許文献１】特開２００７−１０９４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の例に示したような電磁継電器において、ソレノイドへの通電に伴い、可動接点が固定接点へ衝突接触した後、可動接点が固定接点から跳ね返るバウンス現象が生じる。このバウンス現象は、跳ね返り回数を重ねるごとに徐々に接点間距離を縮め、最終的には接点同士の接触状態へと収束し、電気回路が閉成する。バウンス現象が生じている間、接点間の電位差によってアーク放電が生じるため、接点の消耗が進み、電磁継電器の寿命を左右する大きな要因となっている。また、接点間の接触不良により、電気回路の閉成が確実になされない懸念や、アーク放電が生じることにより接点同士が溶着して電気回路の開成ができなくなる懸念もある。
【０００４】
この他に、固定接点や可動接点などを収容する樹脂製のハウジングには、所望の付勢荷重を得るための長さを有する接点圧スプリングが収容されている。このため、ハウジングの軸方向長さが必然的に長くなり、電磁継電器の小型化を阻む要因となっていた。
【０００５】
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、接点の消耗を抑制することで寿命を向上し、且つ、小型化が可能な電磁継電器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１の発明）
本発明は、ハウジング内に固定される固定接点と、固定接点に対して相対変位可能に支持された可動接点と、可動接点が固定接点から遠ざかる方向に弾性力を付与して可動接点を固定接点から離れた位置に保持する第１弾性部材と、通電により第１弾性部材の弾性力に抗する磁力を発揮して可動接点を固定接点に接触させる電磁ソレノイドと、可動接点を固定接点方向に付勢する第２弾性部材と、を備える電磁継電器において、第２弾性部材は、直径の異なる内径側スプリングと外径側スプリングを有し、内径側スプリングは外径側スプリングの内側の空間に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
可動接点を直径の異なる少なくとも２つのスプリングで付勢するため、１つのスプリングで付勢する場合よりも可動接点が受ける荷重が分散し、固定接点に対する接触を安定させることができる。これによって、接点間のバウンス現象は抑制され、接点間のアーク放電による接点の消耗を低減し、電磁継電磁の信頼性と寿命を向上させることができる。
【０００８】
また、第２付勢部材を複数としたことで、スプリング１つ当たりの荷重を小さくすることができる。これによって、スプリングが１つの場合よりも、スプリングの全長を短縮できるため、接点と接点圧スプリングを収容するハウジングを小型化することができる。
（請求項２の発明）
請求項１に記載の電磁継電器において、内径側スプリングは固定接点と可動接点とが接触する接触面の径方向中心位置よりも内径側を付勢し、外径側スプリングは接触面の径方向中心位置よりも外径側を付勢することを特徴とする。
【０００９】
これによって、第２付勢部材は可動接点と固定接点との接触面の中心に対して均等に付勢できるため、可動接点に働くモーメントを抑制できる。即ち、第２付勢部材の荷重を効率よく固定接点と可動接点の接触面へ伝えることができ、可動接点は固定接点に対し安定して接触することで、接点間のアーク放電を抑制できる。
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載の電磁継電器において、内径側スプリングは、ハウジング底面に設けられた突起部の外径によって位置決めされ、外径側スプリングは、ハウジングに設けられた可動接点収容部の内側面によって位置決めされていることを特徴とする。
【００１０】
これによって、外径側スプリングと内径側スプリングとのクリアランスを確保でき、スプリング同士の干渉を防止できる。これによって、２つのスプリングの合成荷重を可動接点に安定して可動接点に与えることができる。
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載の何れかの電磁継電器において、内径側スプリングは、可動接点の接触面に対して背面側に形成された凸部によって位置決めされていることを特徴とする。
【００１１】
これによって、可動接点が摺動をしても内径側スプリングとの当接位置がずれることはなく、最適な位置に維持することができる。また、可動接点の組み付けにおいて、内径側スプリングを押し縮めるとき、スプリングの中心が可動接点の中心とずれることがなく、組み付け不良を防止することができる。
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載の何れかの電磁継電器において、可動接点は、可動接点収容部の内側面によって位置を案内されていることを特徴とする。
【００１２】
これによって、可動接点の傾きを抑制するための軸部材等を用いなくても、可動接点の摺動に伴う傾きを抑制できる。このため、可動接点と固定接点との接触が安定し、接点間のアーク放電を抑制でき、また、可動接点の部品点数、加工工数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
［実施例１］
【００１４】
本発明の実施例１にかかる電磁継電器１の構成を、図１を用いて説明する。
【００１５】
本実施例１の電磁継電器１は、図１に示す様に、ハウジング２内に固定される固定接点３、４と、固定接点３、４に対して相対変位可能に支持された可動接点５と、可動接点５が固定接点３、４から遠ざかる方向に弾性力を付与して可動接点５を固定接点３、４から離れた位置に保持するリターンスプリング６（本発明の第１弾性部材）と、通電によりリターンスプリング６の弾性力に抗する磁力を発揮して可動接点５を固定接点３、４に接触させる電磁ソレノイド７と、可動接点５が固定接点３、４に近づく方向に弾性力を付与する接点圧スプリング８（本発明の第２弾性部材）と、を備える。
【００１６】
固定接点３、４は、図１に示す様に、ハウジング２の接点室２ａ内に固定される一対の接点であり、導電性の金属板からなる。固定接点３、４は、ボルト端子１０、１１の根元に形成されたローレットに圧入固定されており、ボルト端子１０、１１と電気的に導通する。ボルト端子１０、１１は、ハウジング２の底部に形成されたボルト挿通孔に挿通され、ボルト端子１０、１１に形成された雄ねじ部１０ａ、１１ａにかしめワッシャ１２、１３が係合することによってハウジング２に固定されている。また、ボルト端子１０、１１とボルト挿通孔との間にはゴム製のＯリング１４、１５が介設されることで、ハウジング２内部への水分などの浸入を防止している。そして、ボルト端子１０、１１の頭部間１０ｂ、１１ｂには、抵抗体１６が電気的、機械的に接続されている。抵抗体１６は、抵抗率の高いニクロム線などの金属からなり、電気回路閉成時の突入電流を抑制する働きを有する。
【００１７】
可動接点５は、図１に示す様に、ハウジング２内の可動接点収容部２ｂの内側面によって位置を案内されるように配置され、軸方向に摺動可能に支持されている。可動接点５は、樹脂製のロッド１７を介して可動鉄心１８に当接しており、可動鉄心１８の運動に連動して、可動接点収容部２ｂの内壁を摺動するように設けられている。
【００１８】
リターンスプリング６は、図１に示す様に、ケース９の底部と可動鉄心１８との間に介設され、可動鉄心１８を固定接点３、４側に付勢している。これによって、可動接点５はハウジング２内の突起部２ｃの頂面へ押し付けられ、固定接点３、４と離れた位置に保持される。
【００１９】
電磁ソレノイド７は、図１に示す様に、コイル２０と固定鉄心１９と可動鉄心１８により構成され、有底円筒状のケース９に収容される。コイル２０は、導線が樹脂製のボビン２１に巻回されてなり、ケース９の底部に配置される。そして、固定鉄心１９は、ボビン２１の中空部に挿入され、ケース９の底部に固定される。また、可動鉄心１８は、ボビン２１の中空部を摺動可能に支持される。ケース９の開口部であって、コイル２０収容部の端部には段差部９ａが形成されており、中心部に可動鉄心１８が挿通される挿通孔を有するプレート２２がこの段差部９ａに嵌合している。プレート２２は、例えば鉄などの金属材料からなり、ケース９と共に磁気回路を形成している。
【００２０】
接点圧スプリング８は、図１に示す様に、直径の異なる２つのスプリングからなり、ハウジング２内の可動接点収容部２ｂに収容される。それぞれのスプリングを内径側スプリング８ａと外径側スプリング８ｂとする。内径側スプリング８ａは外径側スプリング８ｂの内側の空間に配置されている。接点圧スプリング８の一端は、可動接点収容部２ｂ底部に当接し、他端は可動接点５に当接することで可動接点５を固定接点３、４方向に付勢している。ここで、内径側スプリング８ａは固定接点３、４と可動接点５とが接触する接触面の径方向中心位置よりも内径側を付勢し、前記外径側スプリングは前記接触面の径方向中心位置よりも外径側を付勢する。また、内径側スプリング８ａは、その内側面が可動接点収容部２ｂの底部に形成された突起部２ｃの表面と当接することによって位置決めされ、外径側スプリング８ｂは、その外側面が可動接点収容部２ｂの内側面によって位置決めされている。
【００２１】
ケース９の開口部の外径は、図１に示す様に、ハウジング２の開口部の外径よりも大きく設けられている。そして、ハウジング２の開口端の外径側にはゴム製のＯリング２３が嵌められており、ハウジング２の開口部はこのＯリング２３を介してケース９の開口部に挿入され、ハウジング２の開口端はプレート２２の表面に当接するまで挿入される。Ｏリング２３を設けることで、ケース９とハウジング２の隙間から水分が浸入することを防止している。また、ハウジング２の開口部の周方向一部あるいは全周がケース９の端部にかしめ固定される。
【００２２】
次に、電磁継電器１の作動を図１と図２を用いて説明する。図１は、電磁ソレノイド７への非通電時における電磁継電器１の状態を示しており、図２は、電磁ソレノイド７への通電時における電磁継電器１の状態を示している。
【００２３】
ボルト端子１０、１１には、電磁継電器１によって通電を断続する電気機器（図示せず）とバッテリ（図示せず）を有する電気回路に接続される。
【００２４】
可動接点５にロッドを介して当接する可動鉄心１８は、図１に示す様に、リターンスプリング６の弾性力が接点圧スプリング８の弾性力に抗してハウジング２側へ付勢される。これに伴って、可動接点５は、接点圧スプリング８を押し縮めた状態で、ハウジング２内に設けられた突起部２ｃの頂面に押し付けられる。このとき、可動接点５は固定接点３、４から離れた位置に保持されている。これによって、固定接点３、４間は抵抗体１６を介して導通し、抑制された電流が流れる。
【００２５】
電磁ソレノイド７のコイル２０に通電すると、固定鉄心１９と可動鉄心１８はコイル２０の起磁力によって磁化される。このとき、固定鉄心１９と可動鉄心１８の対抗する面は互いに異極となるため、引き合う磁力が発生する。そして、可動鉄心１８は、図２に示す様に、リターンスプリング６の弾性力に抗して固定鉄心１９側へ吸引されると共に、可動鉄心１８の運動に伴って、可動接点５が固定接点３、４へと衝突接触する。このとき、可動接点５が固定接点３、４から跳ね返るバウンス現象が生じる。このバウンス現象は、跳ね返り回数を重ねるごとに徐々に接点間距離を縮め、最終的には接点同士の接触状態へと収束し、固定接点３、４間は短絡する。これによって、ボルト端子１０、１１間に所望の電流が流れ、ボルト端子１０、１１に接続される電気機器が駆動する。
【００２６】
電磁ソレノイド７への通電が切れると、固定鉄心１９と可動鉄心１８間に働く吸引力がなくなり、図１に示す様に、リターンスプリング６の弾性力によって、固定接点３、４と可動接点５は離れる。これによって、ボルト端子１０、１１に接続される電気機器の作動が停止する。
【００２７】
次に、本実施例１の電磁継電器１をスタータ２５の補助接点として用いた場合の動作を、図４、５を用いて説明する。
【００２８】
ＥＣＵ２４は、図４に示すタイムチャート上で、時刻ｔ１にてソレノイドスイッチ２６のコイル２７への通電を行い、その後、時刻ｔ２にて本実施例１の電磁継電器１のコイル２０への通電を行う。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのｔ秒間は、モータ２８に通電される電流値がＡ１となり、全電圧時の電流値Ａ２より抑制される。
【００２９】
まず、時刻ｔ１にて、ＥＣＵ２４から信号を受けてスタータリレー２９がオン作動することで、コイル２７に通電される。これにより、プランジャ３０が吸引されて、図５に示す左方向へ移動することにより、シフトレバー３１を介してピニオンギヤ３２が反モータ方向（図示右方向）へ押し出される。
【００３０】
続いて、メイン接点３３ａ、３３ｂが閉じると、バッテリ３４から抵抗体１６を介して抑制された電流（電流値Ａ１）がモータ２８に通電されることにより、モータ２８が低速度で回転する。
【００３１】
このモータ２８の回転を受けてピニオンギヤ３２がリングギヤ３５に噛み合った後、ＥＣＵ２４により所定のタイミング（時刻ｔ２）で電磁継電器１のコイル２０に通電されると、可動接点５が吸引されて固定接点３、４を閉じることにより、抵抗体１６を短絡する短絡通路が形成される。その結果、バッテリ３４の全電圧がモータ２８に印加されて、モータ２８に高い電流（電流値Ａ２）が流れることにより、モータ２８が高速度で回転して、モータ２８の回転がピニオンギヤ３２からリングギヤ３５に伝達されてエンジンをクランキングする。
（実施例１の効果）
本実施例１の電磁継電器１は、内径側スプリング８ａと外径側スプリング８ｂの２つを有する接点圧スプリング８を用いることで、１つのスプリングで付勢する場合よりも可動接点５が受ける荷重が分散し、固定接点３、４に対する接触を安定させることができる。これによって、接点間のバウンス現象を抑制することで、接点間のアーク放電による接点の消耗を抑制し、電磁継電器１の信頼性と寿命を向上させることができる。
【００３２】
また、接点圧スプリング８が可動接点５を付勢する位置を、可動接点５の固定接点３、４との接触範囲とすることで、接点圧スプリング８が可動接点５を付勢する作用点と、可動接点５が固定接点３、４から受ける反作用力の作用点が可動接点５の軸方向両側で略同じ位置となる。このため、可動接点５に働くモーメントを抑制できる。即ち、接点圧スプリング８の荷重を効率よく固定接点３、４と可動接点５の接触面へ伝えることができるため、可動接点５は固定接点３、４に対し安定して接触することで、接点間のアーク放電を抑制できる。
【００３３】
更に、可動接点５がハウジング２内の可動接点収容部２ｂの内側面によって位置を案内されるように配置されることで、可動接点５の傾きを抑制するための軸部材等を用いなくても、可動接点５の摺動に伴う傾きを抑制できる。このため、可動接点５と固定接点３、４との接触が安定し、接点間のアーク放電を抑制でき、また、可動接点５の部品点数、加工工数を低減することができる。そして、可動接点５と固定接点３、４との接触が安定し、接点間のアーク放電を抑制できる。
【００３４】
また、接点圧スプリング８を２つにしたことで、スプリング１つ当たりの荷重を小さくすることができる。これによって、スプリングが１つの場合よりも、スプリングの全長を短縮できるため、接点と接点圧スプリング８を収容するハウジング２を小型化することができる。そして、ハウジング２に用いられる高価な耐熱性の樹脂材料の使用量を削減でき、電磁継電器１の製造コストを低減できる。
［実施例２］
【００３５】
本発明の実施例２の電磁継電器１について図３を用いて説明する。
【００３６】
本例の電磁継電器１の可動接点５には、固定接点３、４との接触面に対して背面側に内径側スプリング８ａの位置を規制する凸部５ａが形成されている。これによって、可動接点５が摺動をしても内径側スプリング８ａとの当接位置がずれることはなく、最適な位置に維持することができる。そして、可動接点５と固定接点３、４との接触がより安定し、接点間のアーク放電を抑制できる。また、可動接点５の組み付けにおいて、内径側スプリング８ａを押し縮めるとき、スプリングの中心が可動接点５の中心とずれることがなく、組み付け不良を防止することができる。
【００３７】
その他の構成、効果については実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】コイル非通電時における電磁継電器の断面図である（実施例１）。
【図２】コイル通電時における電磁継電器の断面図である（実施例１）。
【図３】コイル非通電時における電磁継電器の断面図である（実施例２）。
【図４】電磁継電器が用いられるスタータの電気回路図である。
【図５】電磁継電器とスタータのメインスイッチに対するＥＣＵ２４の通電制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１    電磁継電器
２    ハウジング
２ｂ  可動接点収容部
２ｃ  突起部
３    固定接点
４    固定接点
５    可動接点
５ａ  凸部
６    リターンスプリング（本発明の第１弾性部材）
７    電磁ソレノイド
８    接点圧スプリング（本発明の第２弾性部材）
８ａ  内径側スプリング
８ｂ  外径側スプリング
【図１】
2010153301.tif 000003
【図２】
2010153301.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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