JPH05258656A - スタータ電磁スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で信頼性の高い自動車用蓄電池装置のス
タータ電磁スイッチを提供する。 【構成】 始動用蓄電池ＢＳに接続された第１の端子Ｐ
1 と、負荷用蓄電池ＢＬに接続された第２の端子Ｐ2
と、スタータモータ８に接続された第３の端子Ｐ3 とス
タータスイッチのスタート端子ＳＴに接続された第４の
端子Ｐ4 と、第１の端子Ｐ1 と第２の端子Ｐ2 との間
に、正極を第１の端子Ｐ1 側として接続されたダイオー
ドＤと、一端が第３の端子Ｐ3 に接続され、他端が第４
の端子Ｐ4に接続されたプルインコイル６と、一端が第
４の端子Ｐ4 に接続され、他端がア−スに接続されたホ
ールドコイル７と、第１の端子Ｐ1 、第２の端子Ｐ2 及
び第３の端子Ｐ3 を同時に短絡・開放させるコンタクタ
４であって、プルインコイル６とホールドコイル７とに
より移動するプランジャー５で作動するものとを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車用スタータ部の
電磁スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用電源回路は、１電源３系
統が一般的である。つまり、１つの蓄電池に始動回路、
負荷回路、点火回路が接続された構成である。これによ
れば、スタータやオルタネータ等の電装部品の信頼性向
上ともあいまって、エンジン始動さえできれば以降はオ
ルタネータより各種負荷に安定した電気が供給される。
従って、走行中、アイドリング中にかかわらず、蓄電池
が放電することはほとんどない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え電
装品の信頼性がどのように向上したとしても、蓄電池の
寿命がつきれば、もはやエンジンの始動はできなくなっ
てしまう。蓄電池の寿命が正確に検出できて適正に蓄電
池の交換が行われるようになればエンジン始動の信頼性
はより高くなるものの、蓄電池は電気化学装置であるた
め外周温や保守扱いに大きく影響されるので、現在のと
ころ確実な寿命判定法は確立されていない。そのため、
ある日突然エンジン始動ができなくなってしまうという
ような問題がおこる。

【０００４】蓄電池の寿命とは別に、放電によりその容
量がなくなってしまっても、やはりエンジン始動ができ
なくなるという問題がおこる。自動車の各種ランプの負
荷は専用のスイッチで蓄電池に接続され、スタータスイ
ッチの動作に関係なく任意に点灯できるようになってい
る。そのため、これらのスイッチを切り忘れると、スタ
ータスイッチは切ってあっても、蓄電池は放電をし続け
る。消灯ミスを防止するため、主灯については警報装置
は装備されているが、ルームランプ、駐車灯、トランク
内点灯ランプ等には警報装置が装備されていない。従っ
て、これらを消灯し忘れると、蓄電池は完全に放電して
しまい、エンジン始動ができなくなってしまう。

【０００５】この他各種メモリや時計等の負荷も蓄電池
に直接接続され、スタータスイッチを切っても記憶が必
らず残る回路構成となっている。この保持用電流は、車
種によって相違するが、５ｍＡから多いものでは５０ｍ
Ａである。この電流で常時放電すると、２〜６ケ月程度
で完全放電状態になる場合もある。

【０００６】上記のような原因で自動車エンジンの始動
ができなくなった場合、サービス網のいきとどいた場所
ではさほど大きな問題になる事はないが、そうでない場
所では重大問題となりうる。

【０００７】蓄電池に起因するエンジン始動の問題の対
策として提案されているものに、いわゆるスイッチ蓄電
池がある。これは、常時使用する蓄電池の外に緊急予備
用の蓄電池を備えておき、回路接続を切換えることによ
り非常時に対処しようというものである。しかしなが
ら、これには、常時未使用の予備電池を搭載しておく必
要があるため、重量効率や容積効率が悪くなるという問
題がある。

【０００８】自動車用エンジンを始動させる上で重要な
ことは、スタータにはモータを回転さすのに必要な充分
な電力を供給し、イグナイターにはできるだけ高い電圧
を印加することである。従来の技術で述べたような１電
源回路構成の場合、始動時にスタータに流れる電流もイ
グナイターに流れる電流も同一蓄電池からのものであ
る。エンジンを始動させる場合、最低限の電流、電圧が
必要なことは周知の通りである。寿命末期などの蓄電池
では、容量が減少しているのみならず、始動時電圧も低
下している。この電圧が約７Ｖ以下になるとエンジン始
動ができなくなる。これは、蓄電池の始動時電圧が低下
しているためイグナイターに印加される電圧も低く、エ
ンジン点火力が低下するためである。

【０００９】そこで提案されたものに２電源回路構成の
自動車用蓄電池装置がある。これは始動用蓄電池回路と
負荷用蓄電池回路との２回路より構成されている。これ
によれば、始動用蓄電池は、始動時以外は一切放電され
ず走行時・アイドリング時常に充電されるので、常に完
全充電状態となっている。従って、始動用蓄電池は１電
源３系統で使用されている蓄電池の１／２の容量でよ
く、安定した始動特性が得られる。この２電源回路構成
のものには、始動用蓄電池と負荷蓄電池との間に充電用
ダイオードを挿入したものが多い。これは、始動時始動
用蓄電池の電圧が低下した場合に、ダイオードを通して
負荷用蓄電池で始動用蓄電池をバックアップさせる為で
ある。この蓄電池装置はかなり有効である。

【００１０】しかしながら、このような２電源回路構成
のものでは、負荷用蓄電池よりのバックアップ電流がダ
イオードを流れて０．７〜０．９Ｖのダーオードドロッ
プを発生させると同時に５０〜１００Ａの放電電流が流
れるため、容量の大きいダーオードや始動用蓄電池が必
要となり、コストアップが不可避であるという問題があ
る。

【００１１】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、その目的とするところは、信
頼性が高くてしかも安価な自動車用蓄電池装置のための
スタータ電磁スイッチを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、図１に示す実施
例のように、始動用蓄電池ＢＳに接続された第１の端子
Ｐ1 と、負荷用蓄電池ＢＬに接続された第２の端子Ｐ2
と、スタータモータ８のアーマチュアに接続された第３
の端子Ｐ3 とスタータスイッチのスタート端子ＳＴに接
続された第４の端子Ｐ4 と、第１の端子Ｐ1 と第２の端
子Ｐ2 との間に、正極を第１の端子Ｐ1 側として接続さ
れたダイオードＤと、プルインコイル６であって、一端
が第３の端子Ｐ3 に接続され、他端が第４の端子Ｐ4 に
接続されたものと、ホールドコイル７であって、一端が
第４の端子Ｐ4 に接続され、他端がア−スに接続された
ものと、第１の端子Ｐ1 、第２の端子Ｐ2 及び第３の端
子Ｐ3 を同時に短絡・開放させるコンタクタ４であっ
て、プルインコイル６とホールドコイル７とにより移動
するプランジャー５で作動するものと、を備えてなるこ
とを特徴とするスタータ電磁スイッチにより、上記課題
を解決せんとするものである。

【００１３】

【作用】従来、２系統電源装置を構成する際、始動用蓄
電池を充電するため負荷用蓄電池との間にダイオードの
挿入が必要であったり、又始動用蓄電池、負荷用蓄電池
電池を並列に接続するため電磁スイッチを両者間に挿入
する必要があり、システムとして複雑であった。しか
し、上記のように構成することにより、２電源３系統シ
ステムを大幅に簡素化し、又、充電素子の両蓄電池間に
配線が不要となるため、両蓄電池の設置場所が自由に設
定することができる。イグニション側の蓄電池（始動用
蓄電池）は、走行時、アイドリング時に充電のみされ一
切放電されないため、常に完全充電状態であるので、始
動時に必要な高電圧を確保することができる。また、始
動時は２つの蓄電池が電磁スイッチで完全に並列接続さ
れているので、ダイオードによる電圧降下損失が全くな
く、高い始動特性が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を、その実施例を示す図面にて
詳述する。Ｐ1 は始動用蓄電池ＢＳに接続された第１の
端子であり、Ｐ2 は負荷用蓄電池ＢＬに接続された第２
の端子であり、Ｐ3 はスタータモータ８のアーマチュア
に接続された第３の端子であり、Ｐ4 はスタータスイッ
チのスタ−ト端子ＳＴに接続された第４の端子である。
第１の端子Ｐ1 と第２の端子Ｐ2 との間には、正極を第
１の端子Ｐ1 側として、ダイオードＤが接続されてい
る。６はプルインコイルであって、一端が第３の端子Ｐ
3 に接続され、他端が第４の端子Ｐ4 に接続されてい
る。７はホールドコイルであって、一端が第４の端子Ｐ
4 に接続され、他端がア−スに接続されている。４はコ
ンタクタであって、プルインコイル６とホールドコイル
７とにより移動するプランジャー５で作動し、第１の端
子Ｐ1 の接点１、第２の端子Ｐ2 の接点２及び第３の端
子の接点Ｐ3 を同時に短絡・開放させるよう構成されて
いる。Ａはスタータ電磁スイッチ部である。

【００１５】端子Ｐ1 〜Ｐ3 は始動時電流が流れるた
め、始動電流に耐える電流容量を持たせてある。Ｐ4 端
子はスタータ電磁スイッチ内の励磁コイルを励磁させる
電流のみが流れるため、Ｐ1 〜Ｐ3 端子より小さな電流
容量でよい。第１の端子Ｐ1 は接点１と一体の金属で構
成されており、始動用蓄電池ＢＳが接続されている。第
２の端子Ｐ2 は接点２と一体の金属で構成され、負荷用
蓄電池ＢＬ、オルタネータＧ、各種負荷Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ
3 が接続される。第３の端子Ｐ3 は接点３と一体の金属
で構成されており、スタータモータ部Ｂのアーマチュア
やフィールドコイル９が接続される。プランジャー５、
およびスタータ電磁スイッチ金属部Ａの各部はアースに
接続されているため、コンタクト４との接触部は絶縁さ
れている。プランジャー５は珪素鋼板で作られ、励磁コ
イル内を移動できるようにしてある。

【００１６】始動時以外は、プランジャー５はスプリン
グで図中左方に移動した状態ある。始動時、スタータス
イッチをＳＴの位置にセットすると、プルインコイル
６、アーマチュア、フィールドコイル９の直列回路が構
成され、各巻線は無磁束の状態で、電気的反作用がない
ため、過渡的に短絡状態に近い電流がプルインコイルに
流れる。この際プルインコイルで強大な磁束が発生す
る。これによりプランジャー５が吸引され、図面右方に
移動し、これに伴ってコンタクト４も接点側に移動し、
接点１，２，３を電気的に短絡する。この場合、コンタ
クト４と接点１〜３との接触圧力を均一にするため、コ
ンタクト４はプランジャー５と独立し自由な姿勢がとれ
るよう構成するのがよい。本実施例では、接点１，２，
３はできるだけ正三角形に近い状態に配置されている。
コンタクト４の形状も接点配置と同形状の三角形とし、
プランジャー５の先端でコンタクト４の重心を加圧でき
るようにして、コンタクトと接点との接触圧が均一にな
るようにしてある。

【００１７】コンタクト４と接点１，２，３とが接触す
ると、第４の端子Ｐ4 と第３の端子Ｐ3 とは同電位にな
るため、プルインコイルに流れる励磁電流は停止すると
同時に、始動用蓄電池ＢＳと負荷用蓄電池ＢＬから第
１、第２の端子を通り接点３で両者の電流が合流し、ス
タータ部のアーマチュアとフィールドコイル９に始動電
流が流れる。コンタクト４が接点１〜３と接合するとプ
ルインコイルに流れる電流は停止するため、プランジャ
ー５を右方に固定できなくなるので、スタータスイッチ
がＳＴの位置にある間ホールドコイルに保持電流を流し
プランジャー５を右方に固定する。これにより、コンタ
クト４と接点１〜３とが接合状態に維持される。この場
合、プランジャー５とプランジャー外周部励磁鉄芯とで
完全な電磁閉回路が構成され磁束密度が上昇するため、
ホールドコイル７に流れる励磁電流が小さくても強大な
接合力を発生する。ホールドコイル７の他端は電磁スイ
ッチ部Ａの任意の一端に接続され、アース電位に落して
いる。

【００１８】Ｂはスタータ部で、アーマチュアとフィー
ルドコイル９は直巻としてある。スタータＢの特性は電
圧印加時、過渡的に短絡状態となるため、Ｐ3 端子は０
Ｖに近く、プルインコイル６には前述の通り短絡状態に
近い渦電流が流れ、この大電流による励磁でプランジャ
ーを強引に右方に移動さす。アーマチュアの回転にとも
ない、フィールドコイル９とアーマチュアのインピーダ
ンスが上昇するため、始動電流が減少、Ｐ3 端子の電圧
も上昇する。

【００１９】スタータスイッチをＩＧ側にセットする
と、ホールドコイル７に流れる電流が消滅し、コンタク
ト４は接点から離脱し、電磁スイッチ部Ａ、スタータ部
Ｂは蓄電池側から完全に遮断される。第１の端子Ｐ1 と
第２の端子Ｐ2 間に内蔵あるいは外部に接続されたダイ
オードＤと抵抗Ｒとは、始動用蓄電池ＢＳの充電のため
に接続されている。このダイオードＤのため、たとえラ
ンプ等の消灯忘れが発生しても、始動用蓄電池ＢＳから
負荷用蓄電池ＢＬや各種負荷への放電はなく、常に完全
充電状態に維持できる。

【００２０】蓄電池の内部抵抗は非常に小さいため、オ
ルタネータＧの電圧が変動すると、オルタネータの電流
容量分の電流が負荷用蓄電池ＢＬや始動用蓄電池ＢＳに
流れ込む可能性がある。この電流容量は車種によって相
違するものの、１００Ａに達するものもある。ダイオー
ドＤの容量を大きく設定すると、抵抗Ｒの挿入は不要と
なるが、ダイオード容量が非常に大きくなり又、第２の
端子Ｐ2 と第３の端子Ｐ3 端子との間は近接しているた
め、容量の大きなダイオードＤを挿入することができな
い。そこでダイオードＤに抵抗Ｒを挿入することによ
り、ダイオード容量を３〜５Ａ以下に設定でき、電磁ス
イッチ部Ａの樹脂製絶縁部に内蔵することも可能とな
る。始動用蓄電池ＢＳは始動時以外は放電することがな
いため、ダイオードＤに流れる電流は３Ａ以下で十分と
なる。従来２電源システムを構成する場合、始動用蓄電
池は、負荷用蓄電池にダイオードを介して接続すること
により、充電する方法がとられていた。この方法は、両
蓄電池が近接している場合には簡単な配線で済んだが、
両蓄電池がボンネット部と後部トランク部等別々に配置
された場合、大変面倒な配線となる。本発明によればこ
れが解消されるという大きな意味がある。

【００２１】次に、スタータ電磁スイッチと各種装置、
負荷との配線関係を簡単に述べる。始動用電池ＢＳは、
スタータスイッチＳＴを通しＰ4 端子に接続され、始動
用ケーブルにより第１の端子Ｐ1 に接続されている。Ｉ
Ｇは点火装置（イグニション・コイル、イグナイタ等）
であって、スタータスイッチＩＧ位置に接続され、又Ｓ
Ｔ位置とＩＧ位置にはダイオードが挿入され、ＳＴ位
置、ＩＧ位置であってもＩＧに電流が供給できるよう構
成してある。Ｌ1 は主灯、駐車灯、各種ランプ負荷でス
タータスイッチの位置に関係なく専用のスイッチＳＷ1
でＬ1 に電気を供給できる。Ｌ2 はＡＵＸスイッチで、
スタータスイッチをＡＵＸ（ＩＧ）位置にセットした
時、Ｌ2 負荷（ラジオ、エアコンディショナ等）に電気
が供給できる。Ｌ3 は時計、マイコン等の保持用負荷
で、スタータスイッチの“ＯＮ”“ＯＦＦ”に関係なく
流れる。Ｇはオルタネータで、前記各種負荷と負荷用蓄
電池ＢＬに並列に接続され、その一端は第２の端子Ｐ2
に接続された回路構成である。

【００２２】

【発明の効果】従来の２電源システムは、始動用蓄電池
と負荷用蓄電池との間に充電兼逆流防止用のダイオード
を挿入したり、又はこの間に電磁スイッチを挿入した
り、あるいはスタータスイッチに連動する切換スイッチ
で始動用蓄電池と負荷用蓄電池を交互に切換えたりする
複雑な方式が多かった。本発明に係るスタータ電磁スイ
ッチは、従来の２端子２接点を３端子３接点としたもの
であり、その内の２端子間にダイオードを挿入するのみ
で２電源３系統のシステムを簡素に構成できるようにな
るとともに、従来の励磁コイル巻線用端子のそのままの
利用を可能にしたものである。この結果、２電源３系統
システムを構成すると大幅にコストアップすると考えら
れていたものが、余分な装置、配線が一切不要となるた
め、過度のコストアップを招くことなく自動車用蓄電池
装置の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例も用いた回路図である。

【符号の説明】

Ａ スタータ電磁スイッチ部 Ｐ1 〜Ｐ4 端子 １〜３ 接点 ４ コンタクト ５ プランジャー ６ プルインコイル ７ ホールドコイル ８ アーマチュア ９ スタータモータ ＳＴ スタータスイッチ、始動位置 ＩＧ スタータスイッチ、ＩＧ位置 ＡＵＸ スタータスイッチ、ＡＵＸ位置 ＢＳ 始動用蓄電池 ＩＧ 点火装置 Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 各種負荷 ＢＬ 負荷用蓄電池 Ｇ オルタネータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 始動用蓄電池（ＢＳ）に接続された第１
   の端子（Ｐ1 ) と、 負荷用蓄電池（ＢＬ）に接続された第２の端子（Ｐ2 ）
   と、 スタータモータ（８）のアーマチュアに接続された第３
   の端子（Ｐ3 ）とスタータスイッチのスタート端子（Ｓ
   Ｔ）に接続された第４の端子（Ｐ4 ）と、 第１の端子
   （Ｐ1 ) と第２の端子（Ｐ2 ）との間に、正極を第１の
   端子（Ｐ1 ) 側として接続されたダイオード（Ｄ）と、 プルインコイル（６）であって、一端が第３の端子（Ｐ
   3 ）に接続され、他端が第４の端子（Ｐ4 ）に接続され
   たものと、 ホールドコイル（７）であって、一端が第４の端子（Ｐ
   4 ）に接続され、他端がア−スに接続されたものと、 第１の端子（Ｐ1 ) 、第２の端子（Ｐ2 ）及び第３の端
   子（Ｐ3 ）を同時に短絡・開放させるコンタクタ（４）
   であって、プルインコイル（６）とホールドコイル
   （７）とにより移動するプランジャー（５）で作動する
   ものと、 を備えてなることを特徴とするスタータ電磁スイッチ。