专利名称：用于启动机的磁性开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于启动内燃机的启动马达，更具体地说，本发明涉及一种用于这种启动马达中的改进的磁性开关。
背景技术：
在启动马达中需要作出各种改进以减少对环境的有害影响。例如，发动机启动马达应该更轻和更紧凑，并具有更长的耐久性以便保持或承受频繁的发动机怠速限位(称为“汽车节油行驶竞赛”)。日本专利公开文本No.Hei 9-68142公开了一种技术，该技术通过保证增强的齿轮啮合并降低开关中的电流来减少对所涉及的齿轮的损害，从而减小其开关的尺寸。更具体地说，吸引开关中的电流已经降低了70％以上，吸引线圈已经显著地减小了尺寸，主电流的开、关转换和小齿轮与环形齿轮啮合是利用定位成穿过线圈中心的柱塞来进行的，一根杆与柱塞轴一起移动，并且可动接触件和钩子用于启动发动机。一些开关利用两根分离的杆独立地移动可动接触件和钩子，但是因为它们在被吸引力驱动时相当同步地移动，所以操作机构是共用的。
虽然改进的啮合情况使得开关较小，但是在其接触部分中间歇地运行的电流不会改变，这是因为它由所需的马达功率确定。因此，由于相同大小的电流在开关接触部分中运行，所以电流强度增大，并且接触部分很可能在不规则的速率下磨损。而且，由于细杆必须在每一端保持住接触部分和钩子(连接部分)，所以接触部分和钩子的重量比增大，并且来自相当重的接触部分和钩子的增大的载荷影响杆的操作。另外，柱塞和线圈内周边之间的滑动间隙导致了操作的不稳定性并产生了这样的问题。
其间，虽然细杆(其直径大约为2mm)必须通过绝缘垫圈保持住小的接触部分以便进行电隔离，但是机械强度较差的绝缘垫圈在操作期间经常会断裂。一般来说，大约700A的接触电流在接触部分中运行。因此绝缘体的这种断裂导致了安全间隙的缺乏，这是因为绝缘体的厚度是1mm或更小。另外，当小齿轮的啮合冲击通过钩子到达柱塞和接触部分时，细的小杆接触部分和绝缘体很可能断裂。为了解决这样的问题，接触部分可以维持成与以前一样大。然而，这使得细杆具有大的接触部分，并且其操作变得不稳定。具体地说，由开、关转换引起的接触部分颤动会产生电弧，并且可能熔化接触部分。而且，只要该杆存在于柱塞的内部，节约线圈中所用的铜的方案就受到限制。
由于柱塞在两端具有关键部件(接触部分和钩子)，所以杆的两端必须通过其吸引线圈设置在开关的外侧。然后，该杆必须由非磁性材料制成以便利用线圈的磁力。这种非磁性材料通常是昂贵的材料，例如不锈钢或铜，这导致了昂贵的开关。因为柱塞必须由磁性和非磁性部分组装在吸引线圈中的小空间内，所以生产成本会变得较高。如果杆由磁性材料制成，所有的磁通量在杆中运行，并且空气间隙不具有磁通量。然后，没有产生减小空气间隙的力，并且开关不会工作。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种便宜的、可靠的、紧凑的开关，该开关不需要特殊材料。该开关不具有延伸穿过柱塞和固定铁心的杆，而接触部分和钩子不在吸引线圈的内侧移动，而是在吸引线圈的外侧移动以便减小线圈的尺寸并且保持足够大的接触部分。
在根据本发明的第一方面的磁性开关中，吸引线圈在其中心仅仅具有柱塞，并且使得这个柱塞可以朝向与固定铁心相对的侧面滑动。因此，可以排除非磁性的杆以免穿透固定铁心，并且形成磁路的整个结构可以由铁制成。结果，线圈的内周边可以被制造得较小，并且柱塞也可以被制造得较细，而没有附加的成本。因为接触部分和钩子形成在粗的柱塞上，而不是形成在细的杆上，并且杆和柱塞或固定铁心之间的滑动间隙变得不必要，所以接触部分的操作是稳定的。
在根据本发明的第二方面的磁性开关中，用于电流接通和切断控制的接触部分形成在开关的一端处，而驱动小齿轮的连接部分形成在其另一端处，并且它们通过形成在壳体的外周边上的凸缘彼此连接。与常规的细杆不同，这个凸缘不与任何东西干涉，所以它可以被制造得较厚以便具有足够的强度。然后，根据电学要求和机械要求，该凸缘可以是足够大的，而无需使包括吸引线圈和其他部分的开关变大。
在根据本发明的第三方面的磁性开关中，接触保持器通过从壳体的外周边延伸的凸缘臂来固定。因此，即使是大的接触部分也可以利用保持器以足够的余量从外周边固定住。如果保持器由电绝缘体制成，机械强度可以保持很高并且接触部分可以安全地工作。
在根据本发明的第四方面的磁性开关中，开关本身牢固地固定在启动机中，并且滑动单元例如连接部分和凸缘利用盖子来覆盖住，该盖子覆盖着接触空间。因此，不需要增加单独的防尘盖子或增大开关的外直径。具体地说，如果本发明的开关安装在常用的启动机中，单独的大盖子就变成必需的并且其外直径变成与常规的开关一样大。然而，本发明的结构没有这样的缺点并且是紧凑的和耐久的，且防尘和防水。
根据本发明的第五方面的磁性开关是高度可靠的并且可以减小尺寸。啮合控制使得吸引线圈的电流显著地变小并且允许开关尺寸的减小，同时降低了生产成本。
在根据本发明的第六方面的磁性开关中，吸引线圈的中心仅由固定铁心制成，并且不需要穿过固定铁心的任何非磁性杆。另外，所有的部分可以由铁制成以形成磁路。因此，线圈的内周边可以被制造得较细，结果，吸引线圈可以被制造得较小并且基本上不增加成本。因为接触部分和钩子形成在粗的柱塞上，而不是形成在细的杆上，并且在杆和柱塞或固定铁心之间不存在滑动间隙，所以接触部分的操作不受影响。而且，由于柱塞和壳体侧壁的滑动单元的磁路不是常规情况下的壳体侧壁的内周边，而是外周边，所以操作区域变大，并且因此磁阻变得较小。由此，线圈可以被制造得较小。
在根据本发明的第七方面的磁性开关中，用于电流接通和切断控制的接触部分形成在开关的一端处，而驱动小齿轮的连接部分形成在其另一端处，并且它们通过形成在壳体的外周边上的凸缘彼此连接。与常规的细杆不同，这个凸缘不与任何东西干涉，因此它可以被制造得较厚以便具有足够的强度。然后，根据电学要求和机械要求，该凸缘可以是足够大的，而无需使包括吸引线圈和其他部分的开关变大。
在根据本发明的第八方面的磁性开关中，接触保持器通过从壳体的外周边延伸的凸缘臂来固定。因此，即使是大的接触部分也可以利用保持器以足够的余量从外周边固定住。如果保持器由电绝缘体制成，机械强度可以保持很高并且接触部分可以安全地工作。
在根据本发明的第九方面的磁性开关中，开关本身牢固地固定在启动机中，并且滑动单元即连接部分和凸缘利用盖子来覆盖住，该盖子覆盖着接触空间。因此，不需要增加单独的防尘盖子或增大开关的外直径。具体地说，如果本发明的开关安装在常用的启动机中，单独的大盖子就变成必需的并且其外直径变成与常规的开关一样大。然而，本发明的结构没有这样的缺点，是紧凑的和耐久的，且防尘和防水。
根据本发明的第十方面的磁性开关是高度可靠的，在尺寸上较小，并且能以降低的成本制造。啮合控制使得吸引线圈的电流显著地变小，这使得可以减小开关尺寸。
本发明的另外的应用领域将从下面提供的详细说明中变得明显。应该理解，在说明本发明的优选实施例时，详细说明和具体实例只用于示例的目的，并不用于限制本发明的范围。
通过详细说明和附图，本发明将被更完全地理解，其中图1是本发明的第一实施例的启动机的截面图；图2是图1的开关的截面图；图3是图1的开关的可动部分的放大图；图4是本发明的第二实施例的开关的截面图；以及图5是安装有图4的开关的启动机的局部截面图。
具体实施例方式
现在将参考图1、2和3中所示的第一实施例描述本发明的启动机开关。
开关50具有产生电磁力的吸引线圈51、形成磁路的柱塞52、壳体55、固定铁心54以及位于柱塞52和固定铁心54之间的空气间隙56。壳体55包括圆筒部分55a和侧壁55b、55c，构成了覆盖着吸引线圈51和固定铁心54的开关的固定部分。壳体55的圆筒部分55a、侧壁55b、55c以及固定铁心54可以是分离的或成一体的，只要它们可以形成磁路即可(在附图中，侧壁55b和固定铁心54被制成一件)。
第一接触部分70包括固定接触件71和可动接触件72。可动接触件72形成第一弹性体73的部分，该第一弹性体73由具有导电性和机械强度的材料例如磷青铜制成。
第二接触部分80包括固定接触件81和可动接触件82。第一和第二接触部分70、80在电池和马达之间形成并联电路。由碳制成的第一接触部分70的固定接触件71用作电路中的电阻。可动接触件72、82通过第一和第二弹性体73、83(在图中为两件)分别对固定接触件71、81提供接触压力。在本实施例中，弹性体73、83安装在可动单元中，该可动单元与柱塞一起移动。然而，它们可以安装在固定接触件71、81的侧面或者交叉地安装。第一固定接触件71通过保持器62连接到电池上，而第二固定接触件81利用端子60直接连接到电池(未示出)。
凸缘53和连接部分53a固定到柱塞52的一个端部上。凸缘53的臂53b通过第二弹性体83连接到保持器58上。通过简单地推动可动接触件72、82，该可动接触件72、82通过例如压配合的适当方法固定到保持器58的端部上。因此当柱塞52移动时，凸缘53、保持器58、可动接触件72、82也几乎一起移动，从而整体用作开关。
连接部分53a具有孔，连接装置90的一个端部被插入该孔中。连接装置90的另一个端部通过部件91限制了小齿轮25的转动。具体地说，当吸引线圈51工作以便拉动柱塞52时，空气间隙56变得更短，并且部件91通过连接装置与小齿轮25接触，以便限制小齿轮的转动。在这种情况下，当马达致动时，小齿轮25通过螺旋花键20a、25a的引导沿轴向移动，该螺旋花键分别形成在输出轴20的外周边和小齿轮25的内周缘中，并且然后该小齿轮与发动机的环形齿轮(未示出)啮合。马达的电枢10的轴11通过齿轮减速机构30和离合器27连接到输出轴20上。
返回弹簧57在吸引线圈51被解除致动时将柱塞52拉回到其原始位置。在本实施例中，返回弹簧57插入柱塞52中，该柱塞被装纳在磁性开关50中。然而，返回弹簧57可以放置在任一个位置，只要它可以使柱塞52返回到其原始位置就行。如果由金属薄板(例如铜)制成的套筒(未示出)被插入其中，那么吸引线圈51的内周边可以是承载件以便使柱塞滑动。
板簧带子95将开关紧固到座96上，利用其弹性覆盖着壳体55的圆筒部分55a。盖子98覆盖着开关50和接触件71、81。
现在将描述本发明的操作。当车辆的键式开关(未示出)被接通时，吸引线圈51将电磁力施加在柱塞52上，使得它克服返回弹簧57移动，以便缩短空气间隙56。然后，这种运动通过连接装置90限制了小齿轮25的转动。接下来，当第一接触部分70连接到电阻91上(基于碳的固定接触件71也用作本实施例中的电阻)时，马达非常缓慢地转动。然后，当输出轴20转动时，小齿轮25的转动被限制，并且小齿轮25通过花键20a、25a的引导沿轴向移动，并与环形齿轮(未示出)啮合。
当柱塞52进一步移动时，第二接触部分80闭合。因为第一和第二接触部分形成并联电路并且第一接触部分70具有电阻，所以电流主要在第二接触电路中运行，并且马达工作以便启动发动机。其间，当发动机已经启动并且键式开关被切断时，吸引线圈51的电磁力就消失。然后，返回弹簧57的弹力将柱塞52拉回，并且打开第二接触部分80。然后，被电阻90限制的电流供应给马达。当柱塞52被进一步拉回时，第一接触部分70也打开。因为除了开关以外的各啮合部分的操作类似于日本专利公开文本No.Hei 10-115274中公开的那些操作，所以本文并不重复对它们的解释。
因为本发明不具有沿轴向穿过吸引线圈的杆，所以柱塞可以被制造得较细并且线圈可以被制造得较小。开关具有基本上为带有底部的圆筒的形状，并且具有一结构，其中接触部分和连接部分在开关的一个端部中与柱塞一起移动。结果，在滑动间隙中可以不需要杆，并且机械结构变得稳定，游隙较小。由于接触部分被紧固，其外周缘由开关的外周边固定住，所以保持器可以具有足够大的尺寸，并且因此即使在保持器由树脂制成时，也可以保证其机械强度。总体上该开关是紧凑的。而且，滑动部分还用作开关盖子，不需要附加的部件。然后，与限制小齿轮转动的方法的啮合机构相组合，本发明能以低的成本提供紧凑的、可靠的启动机。虽然在这个实施例中描述了使用两个接触部分的两段式操作，但是本发明可以应用于具有单个接触部分的一段操作型开关。(第二实施例)接下来，下面将参考图4和5来描述第二实施例。固定铁心54在其侧面上具有侧壁55b、55c，并且与壳体的圆筒部分55a相组合，它们形成了用于开关的磁路的固定部分。柱塞52具有圆筒的形状，并且在一个端部具有凸缘53，以及在一件中的另一个端部具有臂53b。通过吸引线圈51的磁力拉动柱塞52并且缩短了空气间隙56，以便使接触部分闭合并且与小齿轮啮合。返回弹簧57和弹性体83提供了接触压力。其他的部分和它们的操作与第一实施例的那些相同，所以本文并不重复对它们的解释。由此本发明能以低的成本提供可靠的、紧凑的开关。
本发明的说明实际上只是示例性的，并且因此计划将并不背离本发明的要旨的变型包括在本发明的范围内。这样的变型不能被认为是脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于启动机以便向启动马达提供电流的磁性开关，该磁性开关包括大致为圆筒形状的吸引线圈(51)；壳体(55)，其中该壳体覆盖着吸引线圈(51)的外面和侧面；固定铁心(54)，其中该壳体的内部结构的一端利用固定铁心(54)来封闭，并且其中吸引线圈(51)、壳体(55)和固定铁心(54)大致为具有封闭底部的圆筒形状；柱塞(52)和固定铁心(54)限定了空气间隙(56)；其中柱塞(52)设置在吸引线圈(51)的内周边中；以及壳体(55)、固定铁心(54)、柱塞(52)和空气间隙(56)形成了磁路；以及柱塞(52)可以移动到固定铁心(54)的相对侧，被吸引线圈(51)拉动以便缩短空气间隙(56)；保持器(58)和连接部分(53a)；其中柱塞(52)直接或间接地连接到保持器(58)上；以及连接部分(53a)设置在与空气间隙(56)相对的侧面上；固定在保持器(58)中的可动接触件；以及小齿轮(25)，其中连接部分(53a)间接地连接到连接杆(90)上，并且在开关操作期间根据柱塞(52)的运动来移动小齿轮(25)。
2.根据权利要求1所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，可动接触件(82)和连接部分(53a)横过壳体(55)的侧壁(55b)彼此相对地设置，并且其中该磁性开关还包括固定在柱塞(52)上的凸缘(53)，该凸缘基本上覆盖着壳体(55)的外周边，其中凸缘(53)、可动接触件(82)、连接部分(53a)和柱塞(52)彼此连接。
3.根据权利要求1所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，柱塞(52)在与空气间隙(56)相对的侧面上在其端部处具有凸缘(53)和连接部分(53a)；凸缘(53)具有基本上覆盖着壳体(55)的臂(53b)并且通过该臂(53b)连接到保持器(62)上；与横过壳体(55)的凸缘(53)相对的侧面上的可动接触件(82)通过保持器(58)基本上从外侧固定住；以及固定接触件(81)设置在面对可动接触件(82)的位置。
4.根据权利要求1所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，壳体(55)利用带子等紧固到启动机上，并且磁性开关的外面覆盖有盖子(98)。
5.根据权利要求1所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，其还包括齿轮减速机构(30)；用于驱动齿轮减速机构(30)的输出轴(20)；电枢轴(11)，其中齿轮减速机构(30)安装在电枢轴(11)和输出轴(20)之间，并且其中齿轮减速机构(30)将电枢轴(11)的降低的转数传递给输出轴(20)；用于减少小齿轮(25)的转动的连接部分(90)，其中可动接触件(82)与固定接触件(81)接触以便致动启动马达，并且其中该磁性开关设置在启动马达的第一端处，以及小齿轮(25)设置在第二端处，并且其中连接部分(90)根据柱塞(52)来移动，该柱塞通过吸引线圈(51)移动。
6.一种用于启动机以便向启动马达提供电流的磁性开关，该磁性开关具有大致为圆筒形状的吸引线圈(51)；其中吸引线圈(51)的内面和侧面利用固定铁心(54)和两个侧壁来覆盖，而其外面包括圆筒部分、柱塞(52)和空气间隙(56)；其中固定铁心(54)、侧壁、圆筒部分(55a)、柱塞(52)和空气间隙(56)形成了磁路；其中柱塞(52)可以移动到圆筒部分的相对侧，被吸引线圈(51)拉动以便缩短空气间隙(56)，柱塞(52)直接或间接地连接到保持器(58)和与空气间隙(56)相对的侧面上的连接部分(53a)上；其中可动接触件(82)固定在保持器(58)中；以及其中连接部分(53a)通过连接杆(90)等间接地连接到小齿轮(25)上，并且在开关操作期间根据柱塞(52)的运动来移动小齿轮(25)。
7.根据权利要求6所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于可动接触件(82)和连接部分(53a)横过吸引线圈(51)的侧壁彼此设置在相对侧上；固定在柱塞(52)上的凸缘(53)覆盖着圆筒部分的大部分外周边；以及凸缘(53)、可动接触件(82)、连接部分(53a)和柱塞(52)彼此连接。
8.根据权利要求6所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于柱塞(52)具有凸缘(53)和连接部分(53a)；保持器(58)覆盖着大部分的圆筒部分，并且其一端连接到凸缘(53)上；连接部分(53a)紧固到柱塞(52)的一端上；可动接触件(82)横过吸引线圈(51)设置在与连接部分(53a)相对的侧面上；可动接触件(82)通过保持器(58)来固定；以及固定接触件(81)设置在面对可动接触件(82)的位置。
9.根据权利要求6所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，该磁性开关的不可动部分利用带子(95)等紧固到启动机上，并且磁性开关的外面覆盖有盖子(98)。
10.根据权利要求6所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，其包括输出轴(20)和齿轮减速机构(30)，该齿轮减速机构(30)安装在启动马达的电枢轴(11)和输出轴(20)之间，并且该齿轮减速机构(30)通过降低转速将电枢轴(11)的转动传递给输出轴(20)，磁性开关通过与柱塞(52)组合移动的连接装置(90)限制小齿轮(25)的转动，通过吸引线圈(51)拉动该柱塞(52)，通过移动可动接触件(82)以便与固定接触件(71)接触来致动启动马达，磁性开关启动了小齿轮(25)，其中磁性开关设置在与小齿轮(25)相反的启动马达侧面上。
11.一种用于启动机的磁性开关，用于通过使可动接触件与固定接触件接触而向启动马达提供电流，该磁性开关包括由磁性材料制成的壳体(55)；装纳在该壳体(55)中的圆筒形电磁线圈(51)；用于覆盖电磁线圈(51)的一端的固定铁心(54)；柱塞(52)，该柱塞安装在电磁线圈(51)中，并且在电磁线圈(51)被激励时，该柱塞在其中通过由壳体(55)和固定铁心(54)构成的磁路朝向固定铁心(54)滑动；用于保持可动接触件(82)的保持部件(58)，该保持部件(58)安装在固定铁心(54)的固定接触侧上；以及连接部件(90)，用于沿着壳体(55)的外周边将保持部件(58)与柱塞(52)相连接。
12.根据权利要求11所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，形成所述保持部件(58)以便覆盖住壳体(55)的外周边的一部分。
13.根据权利要求11所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，所述保持部件(58)具有用于装纳所述可动接触件(82)的外壳，并且提供接触压力的弹簧布置在可动接触件(82)和该外壳之间以便向可动接触件(82)提供接触压力。
14.根据权利要求11所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，提供接触压力的弹簧布置在保持部件和连接部件之间以便向可动接触件提供接触压力。
15.根据权利要求11所述的用于启动机的磁性开关，其特征在于，其应用于启动机中，以便在利用控制部件控制小齿轮(25)的转动时通过转动启动马达来移动小齿轮(25)，其中通过移动柱塞(52)以便移动控制部件来限制小齿轮(25)的转动。
全文摘要
一种磁性开关具有减小尺寸的线圈(51)和足够大的接触部分，并且不具有延伸穿过柱塞(52)或固定铁心(54)的杆。凸缘(53)和连接部分(53a)固定在柱塞(52)的一端处。凸缘(53)的臂通过弹性体(57)连接到保持器上。可动接触件被推入保持器中以便固定在其一端处。当柱塞(52)移动时，凸缘(53)、保持器(58)和可动接触件(72、82)相当同步地移动以便用作开关。
文档编号F02N11/00GK1452203SQ0311060
公开日2003年10月29日 申请日期2003年4月14日 优先权日2002年4月12日
发明者志贺孜, 新美正已 申请人:株式会社电装