KR20120083473A - 전자기 릴레이 - Google Patents

Abstract

스타터의 모터를 기동 시동하기 위한 전자기 릴레이는 모터의 기동을 위한 배터리로부터 모터를 통해 흐르는 기동 전류를 억제하기 위한 레지스터, 레지스터를 바이패스 하여 시동 전류를 흐르도록 하는 릴레이 접점, 통전에 의해서 여자될 때 전자석을 형성하는 전자기 코일, 및 모터의 기동에 대한 릴레이 코일의 여자 상태를 제어하여 모터의 기동시에 릴레이 접점을 개폐하는 제어 회로를 포함하여 레지스터를 통해 배터리로부터의 모터의 통전을 제어한다. 전자기 릴레이는 제어 회로를 내장한다.

Description

전자기 릴레이{ELECTROMAGNETIC RELAY}

본 발명은 스타터의 모터 회로에 제공되는 전자기 릴레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 시동시에 모터의 기동 전류를 감소시키기 위한 레지스터와 일체로 되고, 모터의 기동 후에 레지스터를 바이패스해서 배터리의 전 전압에 의해 모터에 전류가 흐르도록 설계되는 전자기 릴레이에 관한 것이다.

엔진을 시동하기 위한 스타터는 피니언을 링 기어로 이동시키고, 모터 회로에 제공된 메인 접점을 개폐하도록 동작하는 전자기 스위치를 포함하며, 상기 모터 회로는 전류가 배터리로부터 모터로 흐르도록 하기 위한 회로이다.

모터에 전류가 흐를 때(모터가 통전될 때), 즉 상기 전자기 스위치가 메인 접점을 폐쇄할 때, 상기 배터리로부터 돌입 전류(in-rush current)라 불리는 대전류가 모터로 흐른다. 상기 돌입 전류의 발생은 배터리의 단자 전압을 크게 저하시키고, 이에 따라 메타(meter) 장치나 오디오 장치와 같은 전기 장치들에서 순간적으로 작동정지하는 "순간 중단(short break)"이라 불리는 현상이 발생할 수 있다.

이러한 상황을 해결하기 위하여, 본 출원인은 모터가 통전될 때 흐르는 돌입 전류를 감소시켜 "순간 중단"의 발생을 억제하는 기술을 제안하였다(제1 특허문헌 참조).

도 12를 참조해 보면, 제1 특허문헌에 제안된 발명은 스타터(100)에 탑재된 전자기 스위치(101)에 부가하여, 모터 회로를 개폐하도록 작동하는 모터 통전 릴레이(전자기 릴레이)(102)를 포함한다. 도 13을 참조해 보면, 상기 모터 통전 릴레이(102)는 두 단자 볼트(103, 104)를 통해 모터 회로에 연결되는 레지스터(105) 및 상기 레지스터(105)의 상류측 단과 하류측 단 사이의 릴레이 접점(106)을 구비하고, 상기 릴레이 접점(106)은 한 쌍의 고정 접점으로 구성된다. 상기 모터 통전 릴레이(102)는 릴레이 코일(107)의 통전 상태에 따라 이동될 수 있는 가동 접점(108)에 의해 상기 릴레이 접점(106)을 개폐하도록 작동한다. 상기 릴레이 코일(107)의 통전 상태는 제어 회로(109)에서 출력된 구동 신호에 의해 제어된다(도 12 참조). 예를 들면, 상기 릴레이 코일(107)은 제어 회로(109)의 구동 신호가 온(on)일 때 릴레이 접점(106)을 폐쇄(턴 온(turn on))하도록 통전되고, 상기 제어 회로(109)의 구동 신호가 오프(off)일 때 릴레이 접점(106)은 개방(턴 오프(turn off))하도록 비통전된다.

상기 모터(110)가 시동될 때, 상기 제어 회로(109)의 구동 신호는 오프이고, 이에 따라 상기 릴레이 접점(106)은 릴레이 코일(107)의 비통전으로 개방된다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기 레지스터(105)에 의해 제한된 전류는 이 상태에서 전자기 스위치(101)가 메인 접점(111)을 폐쇄할 때 모터(110)로 흐른다. 이는 모터(110)를 저속으로 회전하도록 한다. 이후, 즉 스타터(100)의 피니언(112)이 엔진측 링 기어(113)와 치합된 후, 구동 신호는 오프에서 온으로 전환된다. 그 결과, 상기 릴레이 코일(107)은 여자되고, 이는 릴레이 접점(106)을 폐쇄한다. 상기 폐쇄된 릴레이 접점(106)은 그 릴레이 접점(106)을 통해 레지스터(105)의 양단이 단락되도록 한다. 상기 레지스터(105)의 양단의 단락은 배터리(114)의 전 전압(full votage)이 모터(110)로 인가되도록 할 수 있고, 이에 따라 모터(110)의 시동시보다 큰 전류가 모터(110)로 흐르게 된다. 이는 모터(110)의 회전 속도를 증가시킨다.

제1 특허문헌: 일본특허공개공보 제2009-224315호 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기 제어 회로(109)가 모터 통전 릴레이(102)와는 별개로, 예를 들면 차량 내부나 외부에 제공될 때, 제어 회로(109)를 내장하기 위한 전용 하우징을 준비할 필요가 있다. 또한, 모터 통전 릴레이(102)에 구동 신호의 전달을 위하여, 전원 선을 통하여 제어 회로(109)와 배터리(114) 간의 연결이 필요로 되고, 신호 선을 통하여 제어 회로(109)와 모터 통전 릴레이(102) 간의 연결이 필요로 된다. 이는 전력 선과 신호선 그리고 모터 통전 릴레이(102)를 구동시키기 위한 배선을 필요로 하며, 커넥터 등의 접속 지점이 증가하는 요인이 된다. 상기 제어 회로(109)가 차량 외부에 제공된다면, 제어 회로(106)를 우수 등으로부터 보호하기 위하여 제어 회로(109)를 내장하기 위한 방수 프레임(waterproof frame)이 필요로 된다.

상기한 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 "순간 중단"을 방지하기 위한 레지스터의 통전 또는 비통전을 제어하는 제어 회로를 갖는 전자기 릴레이의 신뢰성을 높은 수준으로 유지시키는 것이다.

본 발명의 다른 관점의 목적은 "순간 중단"을 방지하기 위한 레지스터의 통전 또는 비통전을 제어하는 제어 회로를 갖는 전자기 릴레이를 내환경성이 높은 수준으로 유지시키는 것이다.

청구항 1에 따른 본 발명은 스타터의 모터를 시동하기 위한 전자기 릴레이이다. 상기 전자기 릴레이는 모터의 기동을 위해 배터리로부터 상기 모터를 통해 흐르는 기동 전류를 감소시키기 위한 레지스터; 상기 레지스터를 바이패스 하여 상기 기동 전류가 흐르도록 하는 릴레이 접점; 통전에 의해 여자되어 전자석을 형성하는 릴레이 코일; 상기 모터의 기동에 대한 릴레이 코일의 여자 상태를 제어하여 상기 릴레이 접점을 개폐함으로써 상기 레지스터를 통해 상기 배터리로부터 상기 모터의 통전을 제어하는 제어 회로를 포함한다. 상기 전자기 릴레이는 상기 제어 회로를 내장한다.

상기의 구성에 의하면, 제어 회로를 상기 전자기 릴레이에 내장하는 것으로, 제어 회로 전용의 케이스를 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 배선을 접속하기 위한 커넥터 등의 접속 개소를 줄일 수 있고, 상기 전자기 릴레이 주위의 배선을 간소화할 수 있으므로 신뢰성의 향상으로 이어진다.

또한, 제어 회로는 상기 전자기 릴레이에 내장되기 때문에, 전자기 릴레이 와는 별도로 제어 회로의 설치 스페이스를 확보할 필요가 없고, 탑재성을 향상할 수 있다.

청구항 2에 따른 본 발명은 상기 릴레이 코일의 축 방향에 따른 일단 측에 저부(bottom portion)를 구비하고, 상기 축 방향에 따른 타단 측에 개구부를 구비하며, 상기 릴레이 코일이 수용되는 케이스; 상기 릴레이 코일의 축 방향을 따라 상기 릴레이 코일의 내측에서 가동하는 가동 철심; 상기 가공 철심에 대향하게 상기 릴레이 코일의 축 방향으로 배치되는 고정 철심; 상기 릴레이 코일의 축 방향을 따르는 일단과 타단에 각각 배치되며, 자기 회로의 일부를 각각 형성하는 제1 격벽 부재와 제2 격벽 부재; 상기 케이스의 개구부를 폐쇄하며 상기 케이스에 고정되는 수지 커버; 상기 제2 격벽 부재보다 반-코일 측(anti-coil side)에 형성되는 상기 커버의 내부 공간인 접점실(contact chamber)에 배치되며, 상기 커버에 고정된 제1 외부 연결 단자를 통해 상기 배터리와 연결되는 제1 고정 접점; 상기 접점실에 배치되고, 상기 커버에 고정된 제2 외부 연결 단자를 통해 상기 모터와 연결되는 제2 고정 접점; 및 상기 가동 철심의 움직임으로 상기 접점실에서 축 방향으로 가동하는 가동 접점을 더 포함한다. 상기 레지스터는 상기 접점실에서 상기 제1 외부 연결 단자와 제2 외부 연결 단자 사이를 전기적으로 접속하며, 상기 릴레이 접점은 상기 제1과 제2 고정 접점 모두가 상기 가동 접점을 통해 전기적으로 도전되도록 상기 가동 접점이 상기 제1과 제2 고정 접점에 접촉할 때 폐쇄되고, 상기 가동 접점이 상기 제1과 제2 고정 접점으로부터 떨어질 때 개방된다.

상기의 구성에 의하면, 제어 회로를 전자기 릴레이의 케이스의 내부에 수용하는 것으로, 이는 제어 회로와 릴레이 코일의 전기적인 접속을 용이하게 할 수 있다. 또한, 제어 회로를 전자기 릴레이와 별개로 설치하면, 즉 전자기 릴레이의 외부에 제어 회로를 배치하는 경우는, 제어 회로와 전자기 릴레이의 릴레이 코일을 전기 배선으로 접속하고, 그 전기 배선은 외부에 노출된다. 이 때문에, 전기 배선의 루팅(routing) 동안의 주의를 필요로 함과 동시에, 엔진 진동과 같은 외부로부터의 진동에 의해 단선될 우려가 있다.

이에 반하여, 청구항 2에 따른 발명에 의하면, 제어 회로와 릴레이 코일의 전기적인 접속을 전자기 릴레이의 케이스 내부에서 완결할 수 있기 때문에, 제어 회로와 릴레이 코일을 접속하는 전기 배선을 전자기 릴레이의 외부에서 루팅할 필요가 없고, 진동에 의한 단선의 우려도 없다. 또한, 제어 회로는 전자기 릴레이의 케이스 내부에 수용되기 때문에, 그 전자기 릴레이의 케이스에 의해서 방수성을 확보할 수 있으므로 신뢰성 및 내환경성을 향상할 수 있다.

청구항 3에 따른 본 발명은 청구항 1 또는 2에 따른 전자기 릴레이에서 제어 회로가 IC로 구성된다.

본 발명의 제어 회로에 IC(집적회로)를 이용하기 때문에, 예를 들면 기판상에 복수의 회로 소자를 탑재한 기판 회로와 비교해 내열성이 향상한다. 그 결과, 환경 온도 및 진동의 어려운 조건하에서의 전자기 릴레이의 사용이 가능해진다.

또한, IC를 이용하는 것으로, 제어 회로의 소형화가 가능하기 때문에, 전자기 릴레이가 한정된 스페이스에도 용이하게 IC를 수용할 수 있어 제어 회로를 내장한 전자기 릴레이의 소형화를 도모할 수 있다.

청구항 4에 따른 본 발명은 청구항 3에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 IC는 회로 소자를 보호하는 패키지를 포함하고, 상기 패키지는 금속 부재에 의해 형성된 상기 제1 격벽 부재 및 상기 제2 격벽 부재 중 어느 하나에 밀접하도록 부착된다.

제1 격벽 부재 및 제2 격벽 부재 중의 어느 하나는 자기 회로의 일부를 형성하는 자성체로서, 예를 들면 철 등의 금속 부재에 의해 형성된다. 이 때문에, IC의 패키지를, 금속 부재인 제1 격벽 부재 및 제2 격벽 부재 중의 어느 한 쪽에 밀접시켜 부착되는 것으로, 회로의 손실에 의한 발열(줄열)을 제1 격벽 부재 및 제2 격벽 부재 중의 어느 한쪽으로 방열할 수 있어 회로의 수명 향상 및 통전 시간의 확대가 가능해진다.

청구항 5에 따른 본 발명은 청구항 4에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 릴레이 코일은 코일 본체와, 상기 코일 본체가 감겨진 프레임인 수지제의 보빈을 포함하고, 상기 IC는 상기 패키지를 밀접시킨 상기 제1 격벽 부재 및 상기 제2 격벽 부재 중 어느 하나와 함께 수지 부재로 몰드되고, 상기 수지 부재는 상기 수지 보빈과 일체로 형성된다.

상기의 구성에 의하면, IC를 수지 부재에 몰드 하는 것으로 IC를 확실히 고정할 수 있고, 접점 마모 가루 등이 IC단자 사이에 퇴적되지 않기 때문에, IC 단자 간의 절연 저하를 방지할 수 있다.

청구항 6에 따른 본 발명은 청구항 5에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 커버로부터 외부로 취출되는 외부 단자; 및 상기 외부 단자를 통해 입력되는 신호를 상기 IC로 전달하며, 상기 릴레이 코일의 내경을 지지하는 상기 보빈의 원통형 바디 내측에 2차 몰드되는 신호 전달 단자를 더 포함하고, 상기 IC는, 상기 패키지를 상기 제1 격벽 부재에 밀접시키고 그 제1 격벽 부재와 함께 상기 보빈과 일체로 형성된 수지 부재에 몰드 되어 상기 신호 전달 단자를 통해 상기 외부 단자에 연결된다.

IC를 바닥 구비 케이스의 저면 측에 배치할 경우, 즉 1C를 제1 격벽 부재와 함께 수지 부재에 몰드 한 구성에서는, 보빈에 권선 한 후, IC에 결선된 피복부여 리드선 등을 릴레이 코일의 지름 방향 외측을 통해 외부 단자에 접속할 필요가 있다. 이 경우, 릴레이 코일의 지름 방향 외측에 피복부여 리드선 등을 통하기 위한 스페이스를 확보할 필요가 있기 때문에 필연적으로 지름 방향의 치수는 커지고 전자기 릴레이는 대형화된다.

이에 대하여, 청구항 6에 기재한 발명에서는, 보빈의 원통 바디의 내부를 통해 신호 전달 단자가 통과하는 것으로, 그 신호 전달 단자를 통해 IC와 외부 단자를 결선할 수 있다. 이 구성에서는, 릴레이 코일의 지름 방향 외측에 스페이스를 확보할 필요가 없기 때문에, 전자기 릴레이의 소형화가 가능하다. 또한, 외부 단자와 신호 전달 단자는 별개의 부품으로 이루어질 수 있지만 양자를 일체로 설치할 수도 있다.

청구항 7에 따른 본 발명은 청구항 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 제어 회로는 상기 모터의 기동 시에 상기 레지스터를 통해 상기 모터를 통전시키지 않고 상기 배터리의 전 전압(full voltage)에 근거하여 상기 모터를 통전하도록 상기 릴레이 접점을 폐쇄하는 기동전류 감소방지 기능; 미리 설정된 허용 온도를 넘는 이상온도가 검출될 때, 상기 제어 회로에 공급되는 전력을 차단하는 온도 보호 기능; 미리 설정된 허용 전류를 넘는 과전류가 검출될 때, 상기 제어 회로에 공급되는 전력을 차단하는 과전류 보호 기능; 및 상기 모터의 기동시에 상기 레지스터를 통해 상기 모터의 통전 시 상기 레지스터의 통전 시간을 조정할 수 있는 레지스터 통전시간 조정 기능 중의 적어도 하나의 기능을 포함한다.

기동 전류 감소방지 기능은, 예를 들면 엔진의 정지 및 재시동을 자동 제어하는 아이들 스톱 차량에 대해서 시스템상, 아이들 스톱이 금지되고 있을 때, 다시 말해서, 엔진이 크랭크 되기 어려운 냉간 시에, 모터의 기동 전류의 감소를 방지하는 기능이다. 즉, 모터의 기동시에 레지스터를 통해 모터에 흐르게 하는 것이 아니라, 릴레이 접점을 폐쇄하고, 배터리의 전 전압에 의해 모터에 흐르게 한다. 이에 의해 엔진이 크랭크되기 어려운 냉간 때 등에 대해도 엔진 시동성이 향상한다.

온도 보호 기능은 미리 설정된 허용 온도를 넘는 이상온도가 검출될 때, 제어 회로에 공급되는 전력을 차단하는 것으로 회로 고장의 유발을 방지한다.

과전류 보호 기능은 미리 설정된 허용 전류를 넘는 과전류가 흐를 때, 제어 회로에 공급되는 전력을 차단하는 것으로 회로 고장의 유발을 방지한다.

레지스터 통전 시간 조정 기능은, 모터의 기동시에 레지스터를 통해 모터가 통전될 때 레지스터에서의 통전 시간을 조정하는 기능을 가진다. 예를 들면, 스타터의 고온 시에 레지스터에서의 통전 시간(릴레이 접점이 개방하고 있는 시간)을 연장하는 것으로, 엔진의 시동성을 향상할 수 있고, 스타터 전류에 의해 발생하는 배터리의 전압 강하를 감소시킬 수 있도록 스타터 전류를 밸런스 좋게 공급할 수 있다.

청구항 8에 따른 본 발명은 청구항 7에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 릴레이 코일이 폐쇄되도록 상기 가동 접점이 상기 제1과 제2 고정 접점에 접촉하는 통상 폐쇄 접점 구조를 구비하며, 상기 제어 회로는 적어도 상기 온도 보호 기능을 갖추어 상기 접점실 내에 배치된다.

이 청구항 8과 관련되는 발명의 제어 회로는 레지스터와 같이 접점실 내에 배치되기 때문에, 레지스터에서의 통전 시, 그 레지스터로부터 방사되는 복사열을 받는다. 이에 의해 예를 들면, 레지스터에서의 비정상인 연속 통전에 의해서 레지스터가 발열하여 제어 회로가 이상 온도를 감지하면, 온도 보호 기능의 기능에 의해 제어 회로로의 전력 공급이 차단된다. 다만, 제어 회로는 레지스터의 발열에 의해서 온도 보호 기능이 작동하기 전에 고장나지 않게, 레지스터와의 사이에 적당한 거리를 유지해서 배치된다. 다시 말해서, 레지스터가 발열할 때, 온도 보호 기능이 유효하게 기능하는 영역에 배치되어 있다.

이에 의해 제어 회로의 작동이 정지되고, 릴레이 코일에서의 구동 신호가 차단되기 때문에, 통상 폐쇄 접점 구조인 릴레이 접점이 폐쇄되고, 레지스터를 바이스패스 하는 통전 경로가 형성된다. 그 결과, 레지스터로 흐르는 전류가 제한되기 때문에 레지스터의 발열을 감소시키고, 이상 발열에 의해 레지스터가 용단(melted)되는 것을 회피할 수 있다.

이후, 시스템이 정상적으로 돌아올 때, 레지스터는 용단되지 않기 때문에, 레지스터를 바꿀 필요 없이 그대로 사용할 수 있으며, 제어 회로도 고장나지 않기 때문에 전자기 릴레이는 정상적으로 기능을 한다.

청구항 9에 따른 본 발명은 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 제어 회로는 상기 배터리로부터 상기 릴레이 코일에 전력을 공급하는 전원 라인에 전기적으로 접속되며, 상기 릴레이 코일보다 전기적으로 상류 측에 배치된다.

바닥구비 케이스를 어스에 접속하는 본 발명의 전자기 릴레이는, 전원 입력 단자, 릴레이 코일의 신호 입력 단자 및 릴레이 코일의 어스 단자의 신호 경로를 큰 폭으로 변경하지 않고, 제어 회로를 전원 입력 단자와 릴레이 코일 사이에 개재시키는 것만으로 기능을 하기 때문에, 유사한 전자기 릴레이에 대해 용이하게 본 발명의 제어 회로를 유용하는 것이 가능해진다.

청구항 10에 따른 본 발명은 청구항 1 내지 8중 어느 한 항에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 제어 회로는 상기 배터리로부터 상기 릴레이 코일에 전력을 공급하는 전원 라인에 전기적으로 접속되며, 상기 릴레이 코일보다 전기적으로 하류 측에 배치된다.

본 발명에 의하면, 릴레이 코일의 하류에 제어 회로를 접속하는 것으로, 릴레이 코일을 흘러나오는 전류를 제어 회로의 어스 단자로부터 어스 측으로 흘릴 수 있다. 즉, 제어 회로의 어스 단자와 릴레이 코일의 어스 단자를 공통화할 수 있으므로 단자 수를 줄일 수 있다.

청구항 11에 따른 본 발명은 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 제어 회로에 전력을 공급하는 전원 라인과, 상기 릴레이 코일에 전력을 공급하는 전원 라인과, 상기 제어 회로를 기동하기 위한 트리거(trigger) 신호를 송신하는 신호 라인이 공통화된 공통 라인을 더 포함하며, 상기 공통 라인은 상기 배터리에 근거하여 스타터에 대한 전자기 스위치의 여자 코일을 스타터 릴레이를 통해 통전시키기 위한 통전 라인에 연결되고, 상기 통전 라인은 상기 제어 회로와 릴레이 코일에 대한 전력의 공급을 받으며, 상기 트리거 신호를 캡쳐(capture) 한다.

상기의 구성에 의하면, 전원 라인과 신호 라인을 공통화하여 전원 전용 라인을 생략할 수 있기 때문에 전자기 릴레이의 단자 수를 줄여 간소화하는 것이 가능해진다.

이에 의해, 본 발명의 전자기 릴레이는 종래의 차량 배선을 큰 폭으로 변경하는 일 없이, 스타터용 전자 스위치의 통전 라인으로부터의 분기 신호를 공급하는 것만으로 기능을 한다.

청구항 12에 따른 본 발명은 청구항 11에 따른 전자기 릴레이에서, 상기 제어 회로는 상기 릴레이 코일의 여자 상태를 제어하기 위한 MOSFET와, 상기 스타터 릴레이를 개방할 때 발생하는 서지(surge)를 흡수하는 서지 흡수 소자를 포함한다.

상기의 구성에 의하면, 제어 회로에 내장된 서지 흡수 소자에 의해 릴레이 코일에서의 통전 오프 시(스타터 릴레이의 개방)에 발생하는 서지를 흡수할 수 있다. 또한, 스타터용 전자 스위치의 여자 코일로부터 통전 라인을 통해 제어 회로로 들어오는 서지는 제어 회로에 내장된 MOSFET의 기생 다이오드의 효과에 의해 맞추어 흡수 가능해진다. 이에 의해 통전 정지시에 스타터용 전자 스위치의 여자 코일에서 발생하는 서지에 기인하는 스타터 릴레이의 접점으로부터 생기는 아크를 감소시킬 수 있기 때문에 스타터 릴레이의 접점 수명을 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모터 통전 릴레이의 단면도이다.
도 2는 제1 실시 예의 변형 예에 따른 모터 통전 릴레이의 단면도이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 스타터의 전기 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모터 통전 릴레이의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 모터 통전 릴레이의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 모터 통전 릴레이의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 모터 통전 릴레이의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 모터 통전 릴레이의 단면도이다.
도 9는 제6 실시 예의 변형 예에 따른 스타터의 전기 회로도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 스타터의 전기 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 스타터의 전기 회로도이다.
도 12는 종래 스타터의 전기 회로도이다.
도 13은 종래 모터 통전 릴레이의 단면도이다.

이하 본 발명의 실시 예들을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

(제1 실시 예)

제1 실시 예는 본 발명에 따른 전자기 릴레이가 예를 들면 모터 차량의 내연 기관(엔진)을 시동하기 위한 스타터(1)(도 3 참조)의 모터 회로에 부착되도록 구성된다. 제1 실시 예에 따른 전자기 릴레이는 이하 모터 통전 릴레이(2)로서 칭한다.

도 3을 참조해 보면, 스타터(1)는 토크를 발생시키기 위한 모터(3), 상기 모터(3)에 의해 회전 구동되는 출력 샤프트(4), 및 상기 출력 샤프트(4)의 외연에서 출력 샤프트(4)의 축 방향으로 이동가능하게 제공되는 피니언 가동 부재(후술됨)를 포함한다. 또한, 상기 스타터(1)는 전자기 스위치(5), 시프트 레버(15), 모터 통전 릴레이(2) 등을 포함한다. 상기 전자기 스위치(5)는 피니언 가동 부재를 모터에 반대되는 방향(도 3에서 우측 방향)으로 이동시키고, 후술할 모터 회로에 제공된 메인 접점(후술됨)을 개폐하도록 작동한다. 상기 모터 통전 릴레이(2)는 배터리(6)로부터 모터(3)로 흐르는 기동 전류를 감소시키기 위한 레지스터(7)를 내장한다. 상기 모터(3)의 회전을 감속시켜 토크를 증폭하기 위한 유성기어 감속유닛과 같은 감속 유닛이 상기 모터(3)와 출력 샤프트(4) 사이에 제공된다.

도 3은 스타터(1)를 구동하고 제어하기 위한 제어 시스템을 나타낸 것이다. 상기 제어 시스템은 배터리(6), 시동 스위치(42), 모터를 통전시키기 위한 모터 회로(M), 및 피니언 가동 부재를 구동시키기 위한 스타터 릴레이(12)를 포함하며, 상기 모터 회로(M)는 이하 릴레이(2)로 칭하는 모터 통전 릴레이(2)를 포함한다.

상기 모터(3)는 영구 자석 또는 전자석(미도시)에 의해 구성되는 자계, 정류자(3a)를 구비하는 아마추어(armature)(3b), 상기 아마추어(3b)의 외연에 배치되는 브러시(8) 등으로 구성되는 공지의 정류자 모터이다. 구체적으로, 상기 모터(3)는 브러시(8)와 정류자(3a)를 통해 통전되는 아마추어(3b)에 의해 생성된 자계와, 상기 계자에 의해 생성된 자계의 상대 작용에 근거하여 출력 샤프트(4)를 회전시키도록 적용된다.

상기 피니언 이동 부재는 클러치(9) 및 피니언(10)으로 구성된다.

상기 클러치(9)는 출력 샤프트(4)의 외연에 서로 헬리컬 스플라인(helical spline) 치합되게 설치되는 아우터(outer), 상기 피니언(10)과 함께 제공되는 이너(inner), 상기 아우터와 이너 간의 회전력의 전달을 차단하기 위한 롤러 등으로 구성된다. 상기 클러치(9)는 외측(출력 샤프트(4))로부터 내측(피니언(10))으로 일방향만의 회전력을 상기 롤러를 통해 전달하는 일방향 클러치로 설계된다.

엔진을 시동하기 위하여, 상기 피니언(10)은 후술할 액추에이터의 작동에 의해 엔진의 링 기어(11)와 치합하도록 출력 샤프트(4)의 외연에서 반-모터 방향(모터(3)로부터 멀어지는 방향)으로 이동된다. 상기 모터(3)가 구동될 때, 상기 모터(3)의 회전력은 피니언(10)의 회전을 통해 링 기어(11)로 전달되고, 이에 따라 상기 링 기어(11)는 회전한다. 상기 링 기어(11)의 회전은 엔진을 시동(크랭크(crank)) 시킨다.

상기 전자기 스위치(5)는 여자 코일(13) 및 플런저(plunger)(14)를 포함한다. 상기 여자 코일(13)은 스타터 릴레이(12)를 통해 배터리(6)에 연결된다. 상기 플런저(14)는 여자 코일(13)의 축 방향으로 이동가능하게 되도록 그 여자 코일(13) 내측에 제공된다.

시프트 레버(15)는 그의 길이 방향으로 일단 및 타단을 구비한다. 상기 시프트 레버(15)의 일단은 플런저(14)의 일단에 습동 자재로(swingably) 부착되고, 상기 시프트 레버(15)의 타단은 피니언 가동 부재에 습동 자재로 부착된다.

상기 전자기 스위치(5)는 여자된 여자 코일(13)에 의해 형성된 전자석의 흡인력에 의해 플런저(14)를 축 방향으로 이동시키도록 작동하여 상기 플런저(14)의 이동으로 메인 접점을 개폐하며, 상기 시프트 레버(15)를 통해 반-모터 방향으로 피니언 가동 부재를 이동시키도록 작동한다. 상기 전자기 스위치(5) 및 시프트 레버(15)는 상기와 같이 피니언 가동 부재를 구동시키기 위한 액추에이터를 구성함을 알 수 있다.

상기 모터 회로(M)에서의 메인 접점은 예를 들면 한 쌍의 고정 접점(16, 17)과 가동 접점(18)으로 구성된다. 상기 고정 접점(16, 17)은 플런저(14)의 타단에 대향하게 배치되고, 각각 단자 볼트(미도시)를 통해 배터리 측과 모터 측에 결합된다. 상기 가동 접점(18)은 예를 들면 플런저(14)의 타단에 부착되고, 플런저(14)의 움직임으로 그 플런저(14)의 축 방향으로 이동가능하도록 구성된다. 구체적으로, 상기 가동 접점(18)은 플런저(14)의 축 운동에 따라 고정 접점(16, 17)에 접촉되도록 또는 그로부터 떨어지도록 이동할 수 있다.

즉, 상기 가동 접점(18)이 상기 플런저(14)의 구동에 의해 한 쌍의 고정 접점(16, 17)에 접촉할 때, 상기 고정 접점(16, 17) 모두는 전기적으로 도전되고, 이에 따라 상기 모터 회로(M)는 폐쇄된다(턴 온). 상기 가동 접점(18)이 한 쌍의 고정 접점(16, 17)으로부터 떨어질 때, 상기 모터 회로(M)는 개방된다(턴 오프). 상기 모터 회로(M)의 고 전위 측에 연결되는 두 단자 볼트 중 하나는 B 단자 볼트로 칭하며, 상기 모터 회로(M)의 저 전위 측(모터 측)에 연결되는 그 두 단자 볼트 중 다른 하나는 M 단자 볼트로 칭한다.

다음으로, 릴레이(2)로서 칭하는 상기 모터 통전 릴레이(2)의 구성을 도 1에 근거하여 상세히 설명한다.

상기 릴레이(2)는 레지스터(7), 릴레이 접점(후술됨) 및 통전에 의해 여자될 때 전자석을 형성하는 릴레이 코일(19)을 포함하고, 상기 릴레이 접점은 레지스터(7)를 바이패스(bypass)해서 배터리(6)와 모터(3) 간을 연결할 수 있다. 상기 릴레이(2)는 릴레이 코일(19)의 여자 상태에 따라 릴레이 접점을 개폐하도록 작동된다.

구체적으로, 상기 릴레이(2)는 릴레이 케이스(20), 수지 보빈(bobbin)(33), 전술한 릴레이 코일(코일 바디)(19) 및 자성 플레이트(21)를 포함한다. 상기 릴레이 케이스(20)는 자기 회로(요크)로서 제공된다. 상기 릴레이 코일(19)은 릴레이 케이스(20)에 수용된다. 상기 자성 플레이트(21)는 철 등의 금속제로 이루어지며, 상기 릴레이 코일(19)의 일단(도 1에서 좌측)에 인접하게 배치된다. 또한, 상기 릴레이(2)는 가동 철심(22), 격벽 부재(23) 및 고정 철심(24)을 포함한다. 상기 가동 철심(22)은 릴레이 코일(19)의 내측에 그 릴레이 코일(19)의 축 방향으로 이동가능하게 제공된다. 상기 격벽 부재(23)는 릴레이 코일(19)의 타단에 인접하게 배치된다. 상기 고정 철심(24)은 그의 축 방향에서 상기 가동 철심(22)에 대향하도록 배치된다.

또한, 상기 릴레이(2)는 수지 접점 커버(25), 제1과 제2 외부 연결 단자(26, 27), 및 제1과 제2 고정 접점(28, 29)을 포함한다. 상기 접점 커버(25)는 후술할 릴레이 케이스(20)의 개방부를 폐쇄한 상태에서 그 릴레이 케이스(20)에 고정된다. 상기 제1과 제2 외부 연결 단자(26, 27)는 접점 커버(25)에 고정된다. 상기 제1과 제2 고정 접점(28, 29)은 각각 제1과 제2 외부 연결 단자(26, 27)를 통해 배터리(6)와 고정 접점(16)에 연결된다. 또한, 상기 릴레이(2)는 가동 접점(30), 레지스터(7), 제어 회로(31), 접점 가압 스프링(40) 등을 포함한다. 상기 가동 접점(30)은 제1과 제2 고정 접점(28, 29) 간의 경로를 전기적으로 단속한다. 상기 레지스터(7)는 제1과 제2 외부 연결 단자(26) 간을 전기적으로 접속한다. 상기 제어 회로(31)는 릴레이 코일(19)의 여자 상태를 제어하도록 작동한다.

상기 릴레이 케이스(20)는 대략 원통 형상을 갖는다. 상기 릴레이 케이스(20)는 그의 중심 축 방향으로의 일단(도 1에서 좌측)에 편평한 바닥부(20a)를 구비하고, 그의 중심 축 방향으로의 타단에 개방부를 구비한다. 상기한 바와 같이, 도 2에 나타낸 릴레이(2)에서, 그의 중심 축 방향으로의 릴레이 케이스(20)의 좌측은 "일단 측"으로 칭하며, 그의 중심 축 방향으로의 릴레이 케이스(20)의 우측은 "타단 측"으로 칭한다.

상기 릴레이 케이스(20)는 예를 들면 드로잉(drawing) 가공에 의해 제작된다. 상기 릴레이 케이스(20)는 그의 축 방향으로의 일단 측(바닥부(20a) 측)의 내경이 타단 측(개방부 측)의 내경보다 약간 길게 되도록 구성되며, 상기 릴레이 코일(19)은 릴레이 케이스(20)의 일단 측에 수용된다. 상기 릴레이 케이스(20)는 일단 측의 내연과 타단 측의 내연 사이의 경계에서 단차부(단차 숄더(stepped shoulder))를 갖고 형성된다.

상기 릴레이 케이스(20)의 저부(20a)의 외측면에는 금속제의 브라켓(32)이 용접 등에 의해 기계적으로 접합된다. 이 브라켓(32)을 통해 예를 들면 스타터(1) 의 하우징(미도시)에 모터 통전용 릴레이(2)가 고정된다.

상기 보빈(33)은 내부 중공 원통형 바디를 가지며, 그 축 방향 양단부에 제1 및 제2 플랜지를 가진다. 이 보빈(33)은 동축으로 릴레이 케이스(20) 내에 수용되어 제1 의 플랜지가 자성 플레이트(2)에 접하거나 근접 배치된다.

상기 릴레이 코일(19)은 보빈(33) 둘레에 감겨진 와이어로 구성된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 릴레이 코일(19)은 고전위 측으로서 제어 회로(31)에 연결된 일단과, 자기 부재로서 제공되는 릴레이 케이스(20)를 통해 접지에 연결된 저전위측으로서의 타단을 구비한다.

자성 플레이트(21)는 예를 들면 청구항 1과 관련되는 발명에 기재된 제1 격벽 부재를 구성한다. 자성 플레이트(21)는 예를 들면, 릴레이 케이스(20)의 두께와 대략 동일한 두께를 가지며, 그의 반경 중심에 환공(원통형의 개구부)을 가지는 대략 환형 형태로 형성된다. 자성 플레이트(21)는 릴레이 케이스(20)와 가동 철심(22) 사이에 지름 방향의 자기 통로(자기회로의 일부)를 형성한다. 환공의 내경은 그 안쪽을 가동 철심(22)이 축방향으로 이동할 수 있는 정도로, 가동 철심(22)의 외경보다 약간 크게 개구되어 있다. 예를 들면, 자성 플레이트(21)의 원통형 개구부의 내경은 보빈(33)의 내주부의 지름과 대략 일치하고, 자성 플레이트(21)의 원통형 개구부와 보빈(33)의 내주측 개구부는 서로의 축방향을 따라서 연통하고 있다.

가동 철심(22)은 예를 들면 대략 원통 형상을 가지며, 자성 플레이트(21)의 개구부 및 보빈(33)의 내주 측 개구부 내에, 보빈(33)의 축 방향을 따라서 이동 자재로 설치된다. 이 가동 철심(22)은 예를 들면, 지름 방향의 중심을 통해 축 방향으로 절단한 단면 형상이 H형 형상(도 1에 나타내는 단면 형상)으로 형성되어 축 방향의 양측에서 원통 요부(홈부)를 가지고 있다. 또한, 가동 철심(22)에 있어서의 저부(20a)에 대향하는 일단 측의 단부는 자성 플레이트(21)보다 저부(20a) 측으로 돌출되어 있다.

릴레이 케이스(20)의 저부(20a)와, 가동 철심(22) 및 자성 플레이트(21)와의 사이에는, 비자성체(예를 들면, 수지 또는 고무 등)에 의해 형성된 스페이스 부재(34)가 배치된다. 또한, 스페이스 부재(34)는 릴레이 케이스(20)의 저부(20a)와 가동 철심(22)의 사이에만 배치될 수도 있다. 즉, 릴레이 케이스(20)의 저부(20a)와 자성 플레이트(21) 사이에 스페이스 부재(34)가 없을 수도 있고, 릴레이 케이스(20)의 저부(20a)와 자성 플레이트(21)의 사이에 틈새(공간)가 제공될 수도 있다. 또한, 가동 철심(22)의 동작상에 문제가 없으면, 자성 플레이트(21)의 두께를 두껍게 하고, 릴레이 케이스(20)의 저부(20a)에 자성 플레이트(21)를 접촉시킬 수 있다.

격벽 부재(23)는 예를 들면 청구항 2와 관련되는 발명에 기재한 제2 격벽 부재를 구성한다. 격벽 부재(23)는 예를 들면, 철 등의 금속제이며, 릴레이 케이스(20)보다 두께가 두껍고, 한편 지름 방향의 중앙부에 원통형 개구부를 가지는 링 모양으로 형성된다. 격벽 부재(23)는 그 외주부에 있어서의 두께 방향의 코일 측 단부(도 1에 있어서의 외주부의 좌측 단부)가 릴레이 케이스(20)의 내주에 설치된 단차에 접하고 있어, 보빈(33)의 제2 플랜지는 이 격벽 부재(23)의 코일 측 단면에 접합되어 있다. 구체적으로, 격벽 부재(23)에 의해 릴레이(2)에 있어서의 코일(21) 및 그 주변 부재의 위치가 규제되고 있다. 또한, 격벽 부재(23)는 릴레이 케이스(20)의 내주로부터 지름 방향으로 자기 경로(자기회로의 일부)를 형성하고 있다.

고정 철심(24)은 격벽 부재(23)의 내주부에 연속해서 일체로 설치되고, 해당 격벽 부재(23)로부터 가동 철심(22)을 향해서 그 축 방향을 따라서 돌출되며, 릴레이 코일(19)(보빈(33))의 내주측 개구부 내에 들어가, 가동 철심(22)과 그 축방향을 따라서 대향하도록 배치된다. 예를 들면, 격벽 부재(23) 및 고정 철심(24)의 원통형 개구부의 내경은 가동 철심(22)의 원통형 요부의 내경과 대략 일치하고 있어, 고정 철심(24)의 원통형 개구부와 가동 철심(22)의 원통형 요부는 서로 축 방향을 따라서 대향한다. 또한, 격벽 부재(23)와 고정 철심(24)은 반드시 일체로 마련될 필요는 없고, 양자를 별개로 마련하고, 연속한 자기 경로를 형성하도록 전기적이고 기계적으로 접합될 수 있다.

이하, 격벽 부재(23)와 고정 철심(24)을 합쳐서 자기회로 구성부품이라고 부른다. 이 자기회로 구성부품은, 예를 들면 제어 회로(31)와 함께 보빈(33)과 일체로 형성되는 수지 부재(33a)에 몰드(인서트 성형)되어 보빈(33)과 일체화된다.

또한, 자기회로 구성부품에 있어서의 격벽 부재(23) 및 고정 철심(24)의 원통형 개구부는 후술하는 샤프트(35)를 관통시키기 위한 관통공을 구성한다.

상기 접점 커버(25)는 대략 중공 원통 형상을 가지며, 그 축 방향에 따른 일단부에 관형 레그부(leg portion)(25a)를 구비하고, 타단부에 저부(bottom)를 구비한다.이 레그부(25a)는 그 첨단 측이 릴레이 케이스(20)의 개구부에 삽입되고, 격벽 부재(23)의 반코일 측(도 1 우측) 단면의 외연부에 접한 상태에서 릴레이 케이스(20) 내에 조립될 수 있다. 그리고, 레그부(25a)의 원주방향의 일부 또는 전 주연에 걸쳐 릴레이 케이스(20)의 개구 단부를 크림핑(crimping)함으로써 접점 커버(25)는 릴레이 케이스(20) 내에 고정된다.

접점 커버(25)와 릴레이 케이스(20) 사이는, 예를 들면 오-링 등의 실(seal) 부재(36)에 의해서 밀봉되어 외부로부터 물 등의 침수를 방지한다.

제1 외부 연결 단자(26)는 케이블을 통해 배터리(6)의 정극(正極) 단자에 연결된다. 또한, 제2 외부 연결 단자(27)는 예를 들면, 금속제의 연결 부재 또는 케이블 등을 통해 전자 스위치(5)의 B 단자 볼트에 연결된다. 이 제1 및 제2 외부 연결 단자(26, 27)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각 볼트 형상을 가지며, 접점 커버(25)의 내측에 볼트 머리부를 배치하고, 접점 커버(25)의 저부에 형성된 관통공을 통해 접점 커버(25)의 외측에 볼트 나사부가 돌출되며, 와셔(37, 38)에 의해 접점 커버(25)에 고정된다.

상기 릴레이 접점은 제1과 제2 고정 접점(28, 29)에 의해 구성된다. 가동 접점(30)이 제1과 제2 고정 접점(28, 29)에 접촉하고, 두 고정 접점(28, 29) 간이 가동 접점(30)을 통해 전기적으로 도통함으로써 릴레이(2)는 폐쇄(온)되며, 가동 접점(30)이 제1과 제2 고정 접점(28, 29)으로부터 멀어짐으로써 릴레이(2)가 개방(오프)된다.

상기 제1 고정 접점(28)은 격벽 부재(23) 보다 반 코일 측에 형성되는 접점커버(25)의 내부 공간(이하, 접점실(contact chamber)(39)이라고 칭한다)에 배치되어 제1 외부 연결 단자(26)에 전기적으로 접속되는 한편, 기계적으로 고정된다.

상기 제2 고정 접점(29)은 제1 고정 접점(28)과 마찬가지로, 접점실(39)에 배치되어 제2 외부 연결 단자(27)에 전기적으로 접속되는 한편, 기계적으로 고정된다.

또한, 제1과 제2 고정 접점(28, 29)은 예를 들면 제1과 제2 외부 연결 단자(26, 27)의 볼트 머리부와 일체로 마련될 수도 있다.

상기 가동 접점(30)은 제1과 제2 고정 접점(28, 29)보다 축 방향의 타단 측에 배치되어 릴레이 코일(19)이 비통전일 때, 접점 가압 스프링(40)의 하중을 받아 제1과 제2 고정 접점(28, 29)에 가압 접촉된다(즉, 도 1에 나타낸 바와 같이 릴레이(2)는 폐쇄된다). 또한, 릴레이 코일(19)이 통전될 때, 고정 철심(24)에 흡착되는 가동 철심(22)의 움직임이 샤프트(35)를 통해 전달됨으로써, 가동 접점(30)이 접점 가압 스프링(40)을 가압 압축시키면서 축 방향의 타단 측(도 1의 우측)으로 이동하여 제1과 제2 고정 접점(28, 29)으로부터 멀어지게 떨어진다(즉, 릴레이(2) 가 개방된다).

구체적으로, 본 실시 예의 모터 통전용 릴레이(2)는 도 1에 나타낸 바와 같이 릴레이 코일(19)이 비통전일 때 릴레이 접점이 닫혀 있는 통상 폐쇄 접점 구조를 갖는다.

상기 수지 부재(33a)는 지름 방향의 중앙부에 원통형 개구부를 갖는 링 형태를 갖도록 형성된다. 가이드 부재(33b)는 예를 들면 수지 부재(33a)의 내주부에 연속해서 일체로 마련되고, 해당 수지 부재(33a)로부터 가동 철심(22)을 향해서 그 축방향을 따라서 돌출되며, 자기회로 구성부품에 형성된 관통공 내에 끼워맞춰진다.

상기 샤프트(35)는 가동 철심(22)과는 별개로 제공되고, 수지 부재에 의해 형성된다. 이 샤프트(35)는 가이드 부재(33b)의 원통형 개구부 내를 통해 축 방향으로 배치된다.

상기 샤프트(35)의 일단 측의 단부에는, 플랜지부(35a)가 설치되고, 이 플랜지부(35a)는 가동 철심(22)에 형성되어 플랜지부(35a)에 대향하고 있는 일측의 요부에 끼워맞춰진다. 또한, 샤프트(35)의 타단 측의 단면은, 릴레이 코일(19)이 비통전일 때, 가동 접점(30)에 접촉하지 않고, 도 1에 나타낸 바와 같이 가동 접점(30)과의 사이에 약간의 틈새가 확보된다. 다만, 접점 가압 스프링(40)에 의해 가동 접점(30)과 제1 및 2 고정 접점(28, 29) 사이에 부여되는 접점 압력에 영향을 일으키지 않는 한, 즉 접점 압력이 저하하지 않으면, 샤프트(35)의 타단 측의 단면은 가동 접점(30)의 표면에 가볍게 접촉할 수도 있다.

자기회로 구성부품의 관통공의 내주와 샤프트(35)의 외주의 틈새이며, 한편 플랜지부(35a)와 가이드 부재(33b)의 틈새에는, 고정 철심(24)에 대해 가동 철심(22)을 세트 측(반-고정 철심 방향)으로 분리하기 위한 리턴 스프링(41)이 설치된다. 상기 리턴 스프링(41)은 일단이 샤프트(35)의 플랜지부(35a)에 지지되고, 타단이 가이드 부재(33b)의 축방향 단면에 지지된다. 이에 의해 샤프트(35)는 플랜지부(35a)가 가동 철심(22)의 요부에 끼워맞춰진 상태에서, 리턴 스프링(41)의 하중에 의해 가동 철심(22)에 가압 된다.

상기 레지스터(7)는 상기한 전자 스위치(5)의 메인 접점이 폐쇄될 때 발생하는 돌입 전류를 억제하는 기능을 갖는다. 즉, 레지스터(7)는 접점실(39) 내에 설치되고, 일단부가 제1 외부 연결 단자(26)의 볼트 머리부와 전기적 그리고 기계적으로 접합되며, 타단부가 제2 외부 연결 단자(27)의 볼트 머리부와 전기적 그리고 기계적으로 접합된다.

상기 레지스터(7)는 샤프트(35)의 외주면과 접촉하지 않고, 또한 레지스터(7)가 적열(red heat)했을 때, 수지제인 접점 커버(25) 및 수지 부재(33a)가 열적 손상을 받지 않도록 접점 커버(25)의 내주면 및 수지 부재(33a)의 표면 사이에 소정의 공간이 확보된 상태로 배치된다.

예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 레지스터(7)는 제1 외부 연결 단자(26)의 볼트 머리부와 전기적 그리고 기계적으로 접합하는 일단부(7a)와, 제2 외부 연결 단자(27)의 볼트 머리부와 전기적 그리고 기계적으로 접합하는 타단부(7b), 및 일단부(7a)와 타단부(7b) 간을 연속적으로 접속하는 접속부(7c)로 구성된다. 상기 접속부(7c)는 일단부(7a)와 타단부(7b) 사이에서 샤프트(35)를 바이패스하고, 접점 커버(25)의 내주면 및 수지 부재(33a)의 표면에 대해서 소정의 공간이 확보되도록 연장된다.

도 3을 참조해 보면, 상기 제어 회로(31)는 배터리(6)로부터 릴레이 코일(19)에 전력을 공급하는 전원 라인(L)에 전기적으로 접속되고, 릴레이 코일(19)보다 전기적으로 상류 측에 배치된다. 또한, 제어 회로(31)는 그 제어 회로(31)를 기동시키기 위한 트리거(trigger) 신호를 송신하기 위한 신호 라인(L2)을 통해 시동 스위치(42)에 전기적으로 접속된다.

상기 제어 회로(31)는 예를 들면 IC에 의해서 구성된다. 즉, 제어 회로(31)는 내부의 회로 소자와 이 내부의 회로 소자를 보호하는 패키지(P)를 갖추고 있다. 상기 제어 회로(31)는 그 패키지(P)가 격벽 부재(23)의 표면에 밀접하도록 릴레이 케이스(20) 내에 배치되어 앞에서와 같이 자기회로 구성부품과 함께, 보빈(33)과 일체로 형성된 수지 부재(33a)에 몰드된다(제어 회로(3) 및 자기회로 구성부품은 수지 부재(33a) 및 보빈(33)을 구성하는 수지에 의해 몰드 성형된다).

상기 제어 회로(31)는 격벽 부재(23)의 표면에 패키지(P)가 밀접하도록 릴레이 케이스(20) 내에 배치될 수 있다. 예를 들면, 본 실시 예에서 제어 회로(31)는 도 1에 나타낸 바와 같이 격벽 부재(23)의 반 코일 측(도 1에서 우측)의 표면상에 탑재되어 수지 부재(33a)에 몰드 되지만, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 격벽 부재(23)의 코일 측(도 1에서 좌측)의 표면상에 탑재되어 보빈(33)의 제2 플랜지부에 의해 몰드될 수 있다.

다음으로 이하에서 스타터(1)의 동작을 설명한다.

도 3에 나타낸 시동 스위치(42)가 턴온 되면, 스타터 릴레이(12)는 폐쇄되고, 트리거 신호는 제어 회로(31)로 송신되며, 제어 회로(31)로부터 모터 통전용 릴레이(2)로 구동 신호가 출력된다. 시동 스위치(42)는 예를 들면, 유저에 의한 수동 조작 또는 아이들 스톱 장치(idle rduction system, 엔진의 정지 및 재시동을 자동 제어하는 장치)를 탑재하는 차량에 있어서, 아이들 스톱이 실시되어 엔진이 정지(엔진의 출력축이 회전 정지)한 후 또는 정지할 때까지의 감속기간 중에, 유저가 차량을 발진시키려고 하는 조작(예를 들면, 브레이크의 해제 조작, 드라이브 범위로의 변속 조작 등)을 실시하는 경우에 턴온 조작된다.

상기 스타터 릴레이(12)의 폐쇄에 의해 여자 코일(13)이 통전될 때, 전자석이 형성되어 플런저(14)는 흡인된다. 상기 플런저(14)의 이동에 의해 시프트 레버(15)를 통해 피니언(10)이 클러치(9)와 일체로 출력 샤프트(4)의 외주상을 헬리컬 스플라인을 따라서 회전하면서 반 모터 방향으로 이동되어 피니언(10)의 축 방향 단면이 링 기어(11)의 축방향 단면에 접촉하여 정지한다. 또한, 상기 플런저(14)의 이동에 의해 피니언(10)이 링 기어(11)에 접하는 것과 대략 동시에(실제는, 약간의 기계적인 지연이 생긴다), 가동 접점(18)은 고정 접점(16, 17)에 접촉되어 메인 접점이 폐쇄된다.

상기 피니언(10)이 링 기어(11)에 접촉하지 않고, 그대로 스므스하게 치합될 수 있지만, 확률적으로는 지극히 작고, 통상은 링 기어(11)의 단면에 접촉하는 것이 많다.

한편, 릴레이(2)에 대한 구동 신호는 제어 회로(31)에 의해서 미리 결정할 수 있는 소정 시간만 턴 온이 되고, 그 후 턴 오프가 된다. 이 턴 온 상태의 구동 신호에 의해 도 3에 나타낸 바와 같이 릴레이 코일(19)이 통전된다. 이 릴레이 코일(19)의 통전에 의해 리턴 스프링(41)의 편향력에 저항하여 가동 철심(22)은 릴레이(2)의 타단 측(도 1에 있어서의 우측)으로 이동하고, 이 결과 샤프트(35)는 릴레이(2)의 타단 측으로 이동하여 가동 접점(30)을 릴레이(2)의 타단 측으로 가압하며, 리턴 스프링(40)의 편향력에 저항하여 릴레이(2)의 타단 측으로 이동시킨다. 그 결과, 가동 접점(30)은 고정 접점(28, 29)으로부터 떨어진다. 즉, 상기 릴레이(2)의 릴레이 접점은 개방(턴 오프)된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 릴레이 접점이 개방될 때, 메인 접점이 폐쇄(턴 온)되기 때문에, 배터리(6)로부터 레지스터(7)를 통해 모터(3)에 전류가 흐른다. 이때, 레지스터(7)의 작용에 의해 배터리(6)의 전 전압보다 낮은 전압이 모터(3)에 인가되어 억제된 전류가 모터(3)에 흐른다. 즉, 메인 접점의 턴 온에 의해 배터리(6)로부터 모터(3)에 흐르는 돌입 전류를 레지스터(7)에 의해 억제할 수 있어 배터리(6)의 단자 전압 저하를 억제하고, 배터리(6)를 구동원으로 하는 차량 탑재 전기 기기, 예를 들면 메타 장치나 오디오 장치의 「순시 중단」을 방지할 수 있다.

상기 모터(3)를 통해 흐르는 억제 전류에 의해 모토(3)는 저속도로 회전한다. 그 결과, 링 기어(11)에 접촉되고 있던 피니언(10)은 링 기어(11)에 치합한다.

상기 모터(3)의 회전을 받아 피니언(10)이 링 기어(11)에 치합한 후, 모터 통전용 릴레이(2)에 대한 구동 신호는 턴 오프 된다. 이에 의해 릴레이 코일(19)이 비통전되고, 리턴 스프링(41)의 편향력에 의해 가동 철심(22)이 고정 철심(24)으로부터 떨어져 릴레이(2)의 일단 측(세트 측)으로 이동한다. 이 고정 철심(24)의 이동에 의해 샤프트(35)가 릴레이(2)의 일단 측으로 이동하기 때문에, 가동 접점(30) 에 대한 샤프트(35)로부터의 가압력이 해제된다. 이 결과, 접점 가압 스프링(40)의 편향력에 의해 가동 접점(30)이 릴레이(2)의 일단 측으로 이동하고, 고정 접점(28, 29)에 접촉하여 릴레이(2)의 릴레이 접점이 폐쇄(턴 온) 된다.

상기 릴레이 접점의 폐쇄에 의해 레지스터(7)의 양단을 단락하는 통전 경로가 형성된다. 그 결과, 배터리(6)의 전 전압에 의해 모터(3)가 통전되기 때문에, 모터(3)는 고속도로 회전하고, 이 모터(3)의 고속 회전은 피니언(10)으로부터 링 기어(11)로 전달되어 엔진을 크랭크한다.

(제1 실시 예의 효과)

상기한 바와 같이, 본 실시 예와 관련되는 릴레이(2)는 해당 릴레이(2)의 턴온과 턴오프를 위한 제어 회로(31)를 내장한다. 즉, 본 실시 예에서는, 릴레이 케이스(20)와 접점 커버(25)로 구성되는 모터 통전용 릴레이(2)의 케이스 내부에 제어 회로(31)를 수용한다. 이 결과, 제어 회로 전용의 케이스를 불필요하게 하고, 제어 회로(3)와 릴레이(2) 간을 배선하기 위한 커넥터 등의 접속 개소를 줄이며, 릴레이(2)의 주변의 배선을 간소화할 수 있다. 이는 릴레이(2)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제어 회로(3)를 릴레이(2)에 내장하는 것은 제어 회로(31)와 릴레이 코일(19) 사이의 전기적인 접속을 용이하게 할 수 있고, 릴레이(2)와는 별도로 제어 회로(31)의 설치 스페이스를 확보할 필요가 없기 때문에, 탑재성을 향상할 수 있다.

또한, 제어 회로(3)를 릴레이(2)에 별개로 설치하는(릴레이(2)의 외부에 제어 회로(31)를 배치하는) 경우는, 제어 회로(31)와 릴레이 코일(19)을 전기 배선에 의해서 접속하고, 그 전기 배선이 외부에 노출되기 때문에, 전기 배선의 처리에 주의를 필요로 함과 동시에, 엔진 진동 등 외부로부터의 진동에 의해 단선될 우려가 있다.

이에 대하여 본 실시 예에서는, 제어 회로(3)와 릴레이 코일(19)의 전기적인 접속을 릴레이(2)의 케이스 내부에서 완결할 수 있기 때문에, 제어 회로(3)와 릴레이 코일(19)을 접속하는 전기 배선을 릴레이(2)의 외부적인 루트(route)로 처리할 필요가 없고, 진동에 의한 단선의 우려도 없다. 또한, 제어 회로(31)를 릴레이(2)의 케이스 내부에 수용함으로써, 그 릴레이(2)의 케이스에 의해서 방수성을 확보할 수 있으므로 신뢰성 및 내환경성을 향상할 수 있다.

본 실시 예에서는, 제어 회로(31)로서 IC를 이용하기 때문에, 예를 들면 기판상에 복수의 회로 소자를 탑재한 기판 회로와 비교하여 내열성이 향상한다. 또한, 제어 회로(31)의 패키지(P)를, 방열성을 가지는 금속제의 격벽 부재(23)에 밀접시켜 부착하고 있기 때문에, 회로의 손실에 의한 발열(줄열)을 격벽 부재(23)로 방열할 수 있어 회로의 수명 향상 및 통전 시간의 확대가 가능해진다. 또한, 그 격벽 부재(23)와 함께 제어 회로(31)를 보빈(33)과 일체로 형성된 수지 부재(33a)에 몰드 함으로써 제어 회로(31)를 확실히 고정할 수 있으며, 릴레이 접점의 마모 분말 등이 IC 단자 사이에 퇴적하지 않기 때문에, 마모 분말에 기인한 IC 단자 간의 절연 저하를 방지할 수 있다.

이에 의해 제어 회로(31)의 내환경성을 향상시킬 수 있어 환경 온도 및 진동의 어려운 조건하에 있어도 릴레이(2)를 적극적으로 사용할 수 있다.

또한, 제1 실시 예에 따른 제어 회로(31)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 배터리(6)로부터 릴레이 코일(19)로 전력을 공급하는 전원 라인(L)에 전기적으로 접속되고, 릴레이 코일(19) 보다 전기적으로 상류 측에 배치되어 있다. 이 구성에 의하면, 전원 입력 단자, 릴레이 코일(19)의 신호 입력 단자 및 릴레이 코일(19)의 어스 단자의 신호 경로를 큰 폭으로 변경하는 일 없이, 제어 회로(31)를 전원 입력 단자와 릴레이 코일(19) 사이에 개재시키는 것만으로 가능하기 때문에, 유사한 전자기 릴레이에 대해 용이하게 본 발명의 제어 회로(3)를 유용하는 것이 가능해진다.

(제2 실시 예)

본 제2 실시 예는 제1 실시 예와 같이 제어 회로(31)에 IC를 이용한 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, IC의 패키지(P)를 자성 플레이트(21)의 반 코일 측(도 4에서 좌측)의 표면에 밀접시켜 부착한다. 그리고 이 제어 회로(31)는 도 4에 나타낸 바와 같이 수지제의 스페이스 부재(34)에 의해 몰드 된다(제어 회로(3)는 수지 스페이스 부재(34)를 구성하는 수지에 의해 몰드 성형 된다).

본 실시 예의 구성에 대해서도, 릴레이(2)의 케이스 내부에 제어 회로(31)를 수용하는 한다. 이는 제1 실시 예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 자성 플레이트(21)는 방열성을 갖는 철 등의 금속제이다. 이러한 이유로 IC(제어 회로(31))의 패키지(P)를 자성 플레이트(21)에 밀접시켜 부착시킴으로써, 제어 회로(3)의 손실에 의한 발열을 자성 플레이트(21)로 방열할 수 있어 제어 회로의 수명 향상 및 릴레이(2)에 대한 통전 시간의 확대가 가능해진다.

또한, 수지제의 스페이스 부재(34)에 제어 회로(31)를 몰드 성형하는 것으로, 제어 회로(31)를 확실히 고정할 수 있고, 릴레이 접점의 마모 분말 등이 IC단자 사이에 퇴적되지 않기 때문에, 마모 분말로 기인한 IC 단자 간의 절연 저하를 방지할 수 있다.

이는 제어 회로(31)의 내환경성을 향상시킬 수 있어 환경 온도 및 진동의 어려운 조건하에 있어도 릴레이(2)를 적극적으로 사용할 수 있다.

(제3 실시 예)

본 제3 실시 예에 따른 릴레이(2)는 도 5에 나타낸 바와 같이 릴레이 코일(19)이 통전될 때 릴레이 접점이 폐쇄되는 통상 개방 접점 구조를 갖는다.

제1 및 제2 실시 예에 기재한 구조와 비교하면, 본 실시 예에 따른 릴레이(2)는 고정 철심(24)과 가동 철심(22)의 위치 관계가 그 릴레이(2)의 축 방향에 대해 반대로 된다.

구체적으로, 예를 들면 원통형의 고정 철심(24)은 그 일단 측의 플랜지부가 예를 들면 원판 상의 금속제 자성 플레이트(21)의 코일 측(도 1에서 우측)의 표면에 탑재되도록 배치된다. 또한, 가동 철심(22)은 그 일단이 고정 철심(24)에 대향해서 배치되어 지름이 큰 측의 타단부(일단부보다 지름이 확대하고 있는 부분)에 형성된 통 형상 홈부에는 샤프트(35)의 일단부가 끼워맞춰진다. 샤프트(35)의 타 단부의 단면은 접점 가압 스프링(40)에 의해 편향된 가동 접점(30)에 접촉한다.

상기 고정 철심(24)의 플랜지부와 가동 철심(22)의 타단부 사이에는, 릴레이 코일(19)의 비통전 상태에 있어서 가동 철심(22)을 고정 철심(24)으로부터 멀어지는 방향으로 편향시키는 리턴 스프링(41)이 설치된다. 이 결과, 릴레이 코일(19) 의 비통전 상태에서는 가동 철심(22)을 통해 가해진 샤프트(35)에 의해 가동 접점(30)은 고정 접점(28, 29)(도 5는 제2 고정 접점(29)만을 나타내 보이고 있다)에 대해서 비접촉 상태(릴레이 접점이 개방 상태)가 된다.

구체적으로, 이 제3 실시 예에서는 릴레이 코일(19)이 통전될 때, 가동 철심(22)과 고정 철심(24) 사이의 리턴 스프링(4)의 반력에 저항해 가동 철심(22)이 고정 철심(24)에 흡착되는 방향으로 이동(도 5에서 나타낸 좌측 방향으로 이동)함에 따라, 접점 가압 스프링(40)에 가해진 가동 접점(30)이 제1 및 제2 고정 접점(28, 29)에 접촉하여 릴레이 접점을 폐쇄한다.

한편, 상기 릴레이 코일(19)이 비통전일 때는, 상기 리턴 스프링(41)의 반력에 의해 가동 철심(22)이 세트 측(반 고정 철심 방향)으로 복귀되도록 가압된다. 이는 가동 접점(30)이 접점 가압 스프링(40)의 반력에 저항하여 제1 및 제2 고정 접점(28, 29)으로부터 떨어짐으로써 릴레이 접점을 개방한다.

상기 제어 회로(31)는 제1 및 제2 실시 예와 같이, IC를 이용할 수 있어 그 IC의 패키지(P)를 자성 플레이트(2)의 반 고정 철심 측의 표면에 밀접시킨 상태에서 부착하고, 보빈(33)과 일체로 형성된 수지 부재(33a)에 몰드 된다.

또한, 도 5에 있어서의 부호 43은 접점 커버(25)의 외부로 취출되는 외부 단자를 나타내고, 이 외부 단자(43)는 제어 회로(31)에 전기적으로 접속되어 제어 회로(31)와 외부 사이에 신호를 송수신 가능하게 한다.

상기와 같이 통상 개방 접점 구조의 모터 통전용 릴레이(2)에 대해서, 모터 통전용 릴레이(2)의 케이스 내부에 수용되는 제어 회로(31)는 유사한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시 예와 마찬가지로, 금속제의 자성 플레이트(2)에 IC 패키지(P)를 밀접시켜 부착하고, 자성 플레이트(2)와 함께 수지 부재(33a)에 몰드 된다. 이는 상기 제어 회로(31)의 내환경성을 향상시킬 수 있어 환경 온도 및 진동의 어려운 조건하에 있어도 릴레이(2)를 적극적으로 사용할 수 있다.

(제4 실시 예)

본 제4 실시 예는 상기의 제3 실시 예와 마찬가지로, 통상 개방 접점 구조의 릴레이(2)의 케이스 내부에 제어 회로(31)(IC)를 수용한 다른 일례이며, 접점 커버(25)의 외부로 취출되는 외부 단자(43)를 통해서 입력되는 신호를 제어 회로(31) 에 전달하는 신호 전달 경로에 특징이 있다.

신호 전달 경로는, 예를 들면, 도 6에 나타낸 바와 같이 외부 단자(43)와 일체로 설치된 신호 전달 단자(44)에 의해서 형성되어 이 신호 전달 단자(44)가 릴레이 코일(19)의 내경을 지지하는 보빈(33)의 원통형 바디의 내부에 2차 성형된다.

상기 제어 회로(31)는 제3 실시 예와 같이 IC로부터 구성되고, 그 패키지(P) 가 자성 플레이트(2)에 밀접된 상태로 자성 플레이트(21)와 함께 수지 몰드 된다. 그리고 제어 회로(31)로부터 취출된 단자(31a)는 신호 전달 단자(44)의 단부와 전기적으로 접속된다.

본 실시 예에서는, 보빈(33)의 원통형 바디의 내부에 신호 전달 단자(44)를 몰드 하고, 그 신호 전달 단자(44)를 통해 외부 단자(43)로부터 제어 회로(31)까지의 신호 전달 경로를 형성할 수 있다.

상기한 구성에서, 보빈(33)에 권선된 릴레이 코일(19)의 지름 방향 외측에는, 예를 들면 제어 회로(31)와 외부 단자(43)를 전기적으로 접속하기 위한 피복부여 리드선을 배선할 필요가 없다. 즉, 릴레이 코일(19)의 지름 방향 외측에 피복부여 리드선을 통과시키기 위한 스페이스를 확보할 필요가 없기 때문에, 모터 통전용 릴레이(2)의 소형화가 가능하다. 본 실시 예에서는, 외부 단자(43)와 신호 전달 단자(44)를 일체로 마련하고 있지만, 양자를 별개에 형성해 전기적으로 결합하는 구성으로 할 수 있다.

(제5 실시 예)

제1 실시 예에서, 배터리(6)로부터 릴레이 코일(19)에 전력을 공급하는 전원 라인(L)에 대해, 릴레이 코일(19) 보다 상류 측에 제어 회로(31)를 접속하고 있지만, 본 실시 예 5에서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 릴레이 코일(19)의 전원 라인(L)에 대해 릴레이 코일(19) 보다 하류 측에 제어 회로(31)를 접속한다. 또한, 제어 회로(31)는 전원 라인(L)으로부터 분기한 분기선(B)을 통해 통전되도록 적용된다.

이 구성에서, 제어 회로(31) 내에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 릴레이 코일(19)의 여자 상태를 제어하기 위한 스위칭 소자(47)가 릴레이 코일(19)의 저 전위 측의 도선의 단부와 어스 단자 사이에 개재된다. 즉, 트리거 신호에 응답하여 제어 회로(31)가 스위칭 소자(47)를 온 함으로써 릴레이 코일(19)을 통전할 수 있고, 스위칭 소자(47)를 오프 함으로써 릴레이 코일(19)을 비통전으로 할 수 있다.

본 실시 예의 구성에 의하면, 릴레이 코일(19)에서 흘러나오는 전류는 제어 회로(31)의 어스 단자로부터 어스 측으로 흐르도록 할 수 있다. 즉, 제어 회로(31)의 어스 단자와 릴레이 코일(19)의 어스 단자를 공통화할 수 있다. 이는 단자 수를 줄이는 것이 가능해진다.

(제6 실시 예)

본 제6 의 실시 예는 도 8과 도 9에 나타낸 바와 같이, 제어 회로(31)에 전력을 공급하는 전원 라인과, 릴레이 코일(19)에 전력을 공급하는 전원 라인과, 제어 회로(31)를 기동하기 위한 트리거 신호를 송신하는 신호 라인을 공통화하고, 공통 라인(L3)으로서 배터리(6)로부터 스타터 릴레이(12)를 통해 전자기 스위치(5)의 여자 코일(13)에 흐르게 하기 위한 통전 라인(45)에 연결되고, 이 통전 라인(45)으로부터 공통 라인(L3)을 통해 제어 회로(31) 및 릴레이 코일(19)에 대한 전력의 공급을 받음과 동시에, 트리거 신호를 캡쳐(capture)한 형태로 구성한 예이다.

상기의 구성에 의하면, 전원 라인과 신호 라인에 대한 공통 라인을 이용하여 전원 전용 라인을 생략할 수 있다. 이는 모터 통전용 릴레이(2)의 단자 수를 줄여 간소화하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 모터 통전용 릴레이(2)는 종래의 차량 배선을 큰 폭으로 변경하는 일 없이, 전자 스위치(5)의 통전 라인(45)으로부터의 분기 신호만을 공급하는 것으로 기능을 한다.

또한, 본 제6 실시 예에서, 도 8에 나타낸 바와 같이 제어 회로(31)를 릴레이 코일(19)의 상류 측에 배치하거나, 도 9 에 나타낸 바와 같이 제어 회로(31)를 릴레이 코일(19)의 하류 측에 배치할 수도 있다.

(제 7 실시 예)

본 제7 실시 예는 제6 실시 예에 기재한 구성, 즉, 전원 라인과 신호 라인을 공통화하고, 이 공통 라인(L3)을 전자 스위치(5)의 여자 코일(13)에 흐르게 하기 위한 통전 라인(45)에 연결한 구성(도 9에 나타내는 구성)의 변형 예를 나타낸다. 구체적으로, 도 10에 나타낸 바와 같이 제어 회로(31)의 내부에 서지 흡수 소자(46)와 스위칭 소자인 예를 들면 MOSFET 47을 직렬로 접속하여 배치한 일 예이다.

상기 서지 흡수 소자(46)로서 예를 들면 다이오드를 사용할 수 있다. 상기 다이오드의 캐소드(cathode) 측은 공통 라인(L3)에 접속되고, 그 애노드(anode) 측은 릴레이 코일(19)의 저 전위 측의 도선의 단부에 접속된다. 상기 다이오드(46)는 릴레이 코일(19)의 비통전시, 즉 통전 라인(45)에 설치되는 스타터 릴레이(12)를 개방할 때 발생하는 서지를 흡수하는 기능을 가진다.

상기한 바와 같이, MOSFET47은 릴레이 코일(19)의 통전 상태를 제어하기 위한 스위칭 소자이며, 전자 스위치(5)의 여자 코일(13)로부터 통전 라인(45)을 통해 제어 회로(31)로 통과하는 서지를 MOSFET 47에 형성되는 기생 다이오드에 의해 흡수할 수 있다.

상기의 구성에 의하면, 전력 공급 정지 시에 전자 스위치(5)의 여자 코일(13)에 발생하는 서지로 기인하는 스타터 릴레이(12)의 접점으로부터 생기는 아크를 감소시킬 수 있기 때문에, 스타터 릴레이(12)의 접점 수명을 향상시킬 수 있다.

(제8 실시 예)

본 제8 실시 예에서는 모터 통전용 릴레이(2)의 케이스 내부에 수용하는 제어 회로(31)가 갖추는 하나 이상의 기능에 대해 설명한다.

본 실시 예의 제어 회로(31)는 도 11에 나타낸 바와 같이 이하에 설명하는 기동전류 감소방지 기능(F1), 온도보호 기능(F2), 과전류보호 기능(F3) 및 레지스터 통전시간 조정 기능(F4)의 어느 하나의 기능 또는 복수의 기능을 구비한다. 도 11에서 제어 회로(31)는 상기 네 개의 모든 기능을 구비하고 있도록 도시했지만, 상술한 것처럼 어느 하나의 기능을 구비할 수 있다.

기동전류 감소방지 기능(F1)은 예를 들면 엔진의 정지 및 재시동을 자동 제어하는 아이들 스톱 차량에 이용되고, 시스템상 아이들 스톱이 금지되고 있을 때, 다시 말해서 엔진이 크랭크되기 어려운 냉간 시에는, 모터(3)의 기동 전류를 감소시키는 기능을 방지(금지)하는 기능이다. 예를 들면, 릴레이(2)의 외부 장치(D)인 예를 들면 ECU로부터 상기 기동전류 감소방지용의 신호가 송신되는 경우에는, 모터(3)의 기동시에 레지스터(7)를 통해 모터(3)에 흐르게 하는 것이 아니라, 릴레이 접점을 폐쇄하고, 배터리(6)의 전 전압에 의해 모터(3)에 흐르게 한다. 이에 의해 엔진이 크랭크되기 어려운 냉간시 등에 대해서도 엔진의 시동성이 향상된다.

온도보호 기능(F2)은 예를 들면 제어 회로(31) 자체 또는 그 주변의 온도를 검출하는 기능을 구비하고, 그 결과 미리 설정된 허용 온도를 넘는 이상 온도를 검출할 때, 제어 회로(31)에 공급되는 전력을 스스로 차단하는 기능이며, 제어 회로(31)가 이상 온도에서 사용되는 것에 의한 회로 고장의 유발을 방지할 수 있다.

과전류 보호 기능(F3)은 미리 설정된 허용 전류를 넘는 과전류가 흐를 때, 제어 회로(31)에 공급되는 전력을 스스로 차단하는 기능이며, 과전류가 청구된 제어 회로(31)에 흐르는 것에 의한 회로 고장의 유발을 방지할 수 있다.

레지스터 통전시간 조정 기능(F4)은 모터(3)의 기동시에 레지스터(7)를 통해 모터(3)가 통전될 때, 레지스터(7)로의 통전 시간을 조정할 수 있는 기능이다. 예를 들면, 릴레이(2)의 외부 장치(D)인 예를 들면 스타터(1)의 온도 센서의 검출 신호로부터 스타터(1)가 소정온도를 넘은 고온 시로 판단될 경우, 레지스터(7)로의 통전 시간(릴레이 접점이 개방하고 있는 시간)을 연장한다. 이 결과, 엔진의 시동성을 향상할 수 있고, 스타터의 전류에 의해 발생하는 배터리(6)의 전압 강하를 감소시키기 위하여 스타터 전류를 밸런스 좋게 공급하는 것이 가능해진다.

(제9 실시 예)

본 제9 실시 예에 나타내는 모터 통전용 릴레이(2)는 예를 들면 제1 실시 예와 같이 릴레이 코일(19)이 비통전일 때, 가동 접점(30)이 제1 및 제2 고정 접점(28, 29)에 접촉하고, 릴레이 접점이 폐쇄되는 통상 폐쇄 접점 구조를 구비한다.

또한, 제어 회로(31)는 접점실(39) 내에 배치되고, 제8 실시 예에 기재한 4 개의 기능 가운데, 적어도 온도보호 기능(F2)을 구비한다. 이 제어 회로(31)는 레지스터(7)에서의 통전 시, 그 레지스터(7)로부터 방사되는 복사열을 받는다. 다만, 제어 회로(3)는 레지스터(7)의 발열에 의해서 온도 보호기능이 동작하기 전에 고장나지 않고, 예를 들면 도 2, 도 4, 도 5, 또는 도 6에 나타낸 바와 같이, 레지스터(7) 사이에 적당한 거리를 유지해서 배치되어 있다. 다시 말해서, 레지스터(7)가 발열할 때, 온도보호 기능이 유효하게 기능하는 영역에 배치되어 있다.

본 실시 예의 구성에 의하면, 예를 들면 레지스터(7)로의 비정상인 연속 통전에 의해 레지스터(7)가 발열하고, 제어 회로(31)가 이상 온도를 검출할 때, 온도보호 기능(F2)의 기능에 의해 제어 회로(31)로의 전력 공급이 차단된다. 이에 의해 제어 회로(3)의 작동이 정지하고, 릴레이 코일(19)에서의 구동 신호가 차단되기 때문에, 릴레이 접점이 폐쇄되고, 레지스터(7)를 바이패스 하는 통전 경로가 형성된다. 그 결과, 레지스터(7)를 흐르는 전류가 제한되기 때문에, 레지스터(7)의 발열이 억제되고, 이상 발열에 의해 레지스터(7)가 용단되는(melted) 것을 회피할 수 있다.

그 후, 시스템이 정상적으로 돌아올 때, 레지스터(7)는 용단하지 않기 때문에, 레지스터(7)를 바꿀 필요가 없고, 그대로 사용할 수 있으며 제어 회로(31)도 고장나지 않기 때문에, 릴레이(2)는 정상적으로 기능을 한다.

(변형 예)

제1 실시 예에서는, 레지스터(7)의 양단을 제1 및 제2 외부 연결 단자(26, 27)의 볼트 머리부에 접합하는 일 예를 기재했지만, 본 발명의 릴레이(2)는 제1 외부 연결 단자(26)와 제2 외부 연결 단자(27) 사이에 레지스터(7)가 전기적으로 접속될수도 있기 때문에, 상기와 같이 레지스터(7)의 양단을 제1 및 제2 외부 연결 단자(26, 27)의 볼트 머리부에 직접 접합할 필요는 없고, 간접적으로 접합할 수 있다.

상기 릴레이(2)의 릴레이 케이스(20)는 바닥을 갖는 원통 형상이지만, 반드시 외주 형상이 원통 형상일 필요는 없고, 축 방향과 직교하는 단면 형상이 다각 형상(예를 들면, 사각형, 육각형 등)으로 형성될 수 있다.

또한, 상기의 각 실시 예에서는, 릴레이(2)를 전자 스위치(5)의 메인 접점보다 상류 측에 마련하고 있지만, 메인 접점보다 하류측, 즉 M 단자 볼트와 모터(3) 사이에 마련할 수도 있다.

1: 스타터
2: 모터 통전용 릴레이(전자기 릴레이)
3: 모터
5: 전자 스위치(스타터용 전자 스위치)
6: 배터리
7: 레지스터
12: 스타터 릴레이
13: 전자 스위치의 여자 코일
19: 릴레이 코일
20: 릴레이 케이스(바닥구비 케이스, 케이스)
20a: 릴레이 케이스의 저부
21: 자성 플레이트(제1 격벽 부재)
22: 가동 철심
23: 격벽 부재(제2 격벽 부재)
24: 고정 철심
25: 접점 커버(케이스)
26: 제1 외부 연결 단자
27: 제2 외부 연결 단자
28: 제1 고정 접점(릴레이 접점)
29: 제2 고정 접점(릴레이 접점)
30: 가동 접점
31: 제어 회로
33: 보빈
33a: 보빈과 일체로 형성된 수지 부재
39: 접점실
43: 외부 단자
44: 신호 전달 단자
45: 통전 라인
46: 서지 흡수 소자
47: MOSFET

Claims (12)

1. 스타터의 모터를 시동하기 위한 전자기 릴레이로서,
   모터의 기동을 위해 배터리로부터 상기 모터를 통해 흐르는 기동 전류를 감소시키기 위한 레지스터;
   상기 레지스터를 바이패스 하여 상기 기동 전류가 흐르도록 하게 하는 릴레이 접점;
   통전에 의해 여자되어 전자석을 형성하는 릴레이 코일;
   상기 모터의 기동에 대한 릴레이 코일의 여자 상태를 제어하여 상기 릴레이 접점을 개폐함으로써 상기 레지스터를 통해 상기 배터리로부터 상기 모터의 통전을 제어하는 제어 회로를 포함하며,
   상기 전자기 릴레이는 상기 제어 회로를 내장하는
   전자기 릴레이.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 릴레이 코일의 축 방향에 따른 일단 측에 저부를 구비하고, 상기 축 방향에 따른 타단 측에 개구부를 구비하며, 상기 릴레이 코일이 수용되는 케이스;
   상기 릴레이 코일의 축 방향에 따른 상기 릴레이 코일의 내측에서 가동하는 가동 철심;
   상기 가공 철심에 대향하게 상기 릴레이 코일의 축 방향으로 배치되는 고정 철심;
   상기 릴레이 코일의 축 방향을 따르는 일단과 타단에 각각 배치되며, 자기 회로의 일부를 각각 형성하는 제1 격벽 부재와 제2 격벽 부재;
   상기 케이스의 개구부를 폐쇄하면서 상기 케이스에 고정되는 수지 커버;
   상기 제2 격벽 부재보다 반-코일 측(anti-coil side)에 형성되는 상기 커버의 내부 공간인 접점실(contact chamber)에 배치되며, 상기 커버에 고정된 제1 외부 연결 단자를 통해 상기 배터리와 연결되는 제1 고정 접점;
   상기 접점실에 배치되고, 상기 커버에 고정된 제2 외부 연결 단자를 통해 상기 모터와 연결되는 제2 고정 접점; 및
   상기 가동 철심의 움직임으로 상기 접점실에서 축 방향으로 가동하는 가동 접점을 더 포함하며,
   상기 레지스터는 상기 접점실에서 상기 제1 외부 연결 단자와 제2 외부 연결 단자 사이를 전기적으로 접속하며,
   상기 릴레이 접점은 상기 제1과 제2 고정 접점 모두가 상기 가동 접점을 통해 전기적으로 도전되도록 상기 가동 접점이 상기 제1과 제2 고정 접점에 접촉할 때 폐쇄되고, 상기 가동 접점이 상기 제1과 제2 고정 접점으로부터 떨어질 때 개방되는
   전자기 릴레이.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제어 회로는 IC로 구성되는
   전자기 릴레이.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 IC는 회로 소자를 보호하는 패키지를 포함하고,
   상기 패키지는 금속 부재에 의해 형성된 상기 제1 격벽 부재 및 상기 제2 격벽 부재 중 어느 하나에 밀접되도록 부착되는
   전자기 릴레이.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 릴레이 코일은 코일 본체와, 상기 코일 본체가 감겨진 프레임인 수지제의 보빈을 포함하고,
   상기 IC는 상기 패키지를 밀접시킨 상기 제1 격벽 부재 및 상기 제2 격벽 부재 중 어느 하나와 함께 수지 부재로 몰드되고, 상기 수지 부재는 상기 수지 보빈과 일체로 형성되는
   전자기 릴레이.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 커버로부터 외부로 취출되는 외부 단자; 및 상기 외부 단자를 통해 입력되는 신호를 상기 IC로 전달하며, 상기 릴레이 코일의 내경을 지지하는 상기 보빈의 원통형 바디 내측에 2차 몰드되는 신호 전달 단자를 더 포함하고,
   상기 IC는, 상기 패키지를 상기 제1 격벽 부재에 밀접시키고 그 제1 격벽 부재와 함께 상기 보빈과 일체로 형성된 수지 부재에 몰드 되어 상기 신호 전달 단자를 통해 상기 외부 단자에 연결되는
   전자기 릴레이.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 회로는
   상기 모터의 기동 시에 상기 레지스터를 통해 상기 모터를 통전시키지 않고 상기 배터리의 전 전압(full voltage)에 근거하여 상기 모터를 통전하도록 상기 릴레이 접점을 폐쇄하는 기동전류 감소방지 기능;
   미리 설정된 허용 온도를 넘는 이상 온도를 검출할 때, 상기 제어 회로에 공급되는 전력을 차단하는 온도보호 기능;
   미리 설정된 허용 전류를 넘는 과전류를 검출할 때, 상기 제어 회로에 공급되는 전력을 차단하는 과전류 보호 기능; 및
   상기 모터의 기동시에 상기 레지스터를 통해 상기 모터의 통전 시 상기 레지스터의 통전 시간을 조정할 수 있는 레지스터 통전시간 조정 기능
   중의 적어도 하나의 기능을 포함하는
   전자기 릴레이.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 전자기 릴레이는 상기 릴레이 코일이 폐쇄되도록 상기 가동 접점이 상기 제1과 제2 고정 접점에 접촉하는 통상 폐쇄 접점 구조를 구비하며, 상기 제어 회로는 적어도 상기 온도 보호 기능을 갖추어 상기 접점실 내에 배치되는
   전자기 릴레이.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 회로는 상기 배터리로부터 상기 릴레이 코일에 전력을 공급하는 전원 라인에 전기적으로 접속되며, 상기 릴레이 코일보다 전기적으로 상류 측에 배치되는
   전자기 릴레이.
   
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 배터리로부터 상기 릴레이 코일에 전력을 공급하는 전원 라인에 전기적으로 접속되며, 상기 릴레이 코일보다 전기적으로 하류 측에 배치되는
    전자기 릴레이.
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 회로에 전력을 공급하는 전원 라인과, 상기 릴레이 코일에 전력을 공급하는 전원 라인과, 상기 제어 회로를 기동하기 위한 트리거(trigger) 신호를 송신하는 신호 라인이 공통화된 공통 라인을 더 포함하며,
    상기 공통 라인은 상기 배터리에 근거한 스타터에 대한 전자기 스위치의 여자 코일을 스타터 릴레이를 통해 통전시키기 위한 통전 라인에 연결되고,
    상기 공통 라인은 상기 제어 회로와 릴레이 코일에 대한 전력의 공급을 받으며, 상기 트리거 신호를 캡쳐(capture)하는
    전자기 릴레이.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 릴레이 코일의 여자 상태를 제어하기 위한 MOSFET와, 상기 스타터 릴레이를 개방할 때 발생하는 서지를 흡수하는 서지 흡수 소자를 포함하는
    전자기 릴레이.

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