JP2007113568A - 常時噛合い式スタータ - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易且つ安価な手段で、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を係合状態に切り替えてトルク伝達を可能に出来るスタータの提供。
【解決手段】スタータは、モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチ3と、スタータのトルク伝達経路を断続する電磁クラッチ7とを有している。この電磁クラッチ7は、クラッチ板が電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、クラッチ板が電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、トルク伝達経路を断続する。また、電磁スイッチ3には、電磁コイル13と並列に遅延回路8が接続されている。この遅延回路8は、電機子11が回転を開始する前に、クラッチ板を係合状態に切り替えてトルク伝達を可能に出来る様に、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを所定時間遅らせる働きを有している。
【選択図】図2
【解決手段】スタータは、モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチ3と、スタータのトルク伝達経路を断続する電磁クラッチ7とを有している。この電磁クラッチ7は、クラッチ板が電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、クラッチ板が電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、トルク伝達経路を断続する。また、電磁スイッチ3には、電磁コイル13と並列に遅延回路8が接続されている。この遅延回路8は、電機子11が回転を開始する前に、クラッチ板を係合状態に切り替えてトルク伝達を可能に出来る様に、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを所定時間遅らせる働きを有している。
【選択図】図2
Description
本発明は、エンジンのリングギヤにピニオンギヤが常時噛み合わされている常時噛合い式のスタータに関する。
近年、エンジンの停止及び再始動を自動制御するエンジン制御システム(アイドルストップシステム、エコランシステム等とも呼ばれる)が徐々に採用されている。同システムは、例えば、交差点や渋滞等で車両が一旦停止した時に、エンジンを自動停止させ、発進時にエンジンを自動的に再始動させるもので、車両の燃費向上あるいは排気エミッションの改善等に効果がある。
上記システムに採用されるスタータの一例として、ベルト駆動によりエンジンを始動するベルト駆動型始動装置が知られている。この始動装置は、エンジン側のクランクプーリにベルトを介して常時連結されるスタータプーリを備え、このスタータプーリからベルト伝動によってクランクプーリにモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるものであり、エンジン始動後のオーバラン(エンジンの回転によってモータが回されること)を防止するために、機械式の一方向クラッチを内蔵している。
上記システムに採用されるスタータの一例として、ベルト駆動によりエンジンを始動するベルト駆動型始動装置が知られている。この始動装置は、エンジン側のクランクプーリにベルトを介して常時連結されるスタータプーリを備え、このスタータプーリからベルト伝動によってクランクプーリにモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるものであり、エンジン始動後のオーバラン(エンジンの回転によってモータが回されること)を防止するために、機械式の一方向クラッチを内蔵している。
しかし、一方向クラッチを内蔵する始動装置では、例えば、登り坂でエンストした時等に、エンジンが逆回転すると、一方向クラッチが接続されるため、エンジンの回転がクラッチを介してモータ側に伝達される。この時、モータの回転軸に連結される減速機(遊星歯車減速装置)によって回転数が倍速されるため、モータに多大なストレスが加わる。
そこで、エンジン始動後に、エンジンとモータとを完全に切り離すために、電磁クラッチを内蔵した始動装置が提案されている(特許文献1参照)。この始動装置は、モータが起動する前(電機子が回転を開始する前)に、確実に電磁クラッチが係合状態となる様に、電磁クラッチとモータの通電順序が制御装置によって制御されている。
特開2001−342935公報
そこで、エンジン始動後に、エンジンとモータとを完全に切り離すために、電磁クラッチを内蔵した始動装置が提案されている(特許文献1参照)。この始動装置は、モータが起動する前(電機子が回転を開始する前)に、確実に電磁クラッチが係合状態となる様に、電磁クラッチとモータの通電順序が制御装置によって制御されている。
ところが、上記の特許文献1に記載された始動装置では、電磁クラッチとモータの通電順序を制御するために、マイコンを内蔵した高価な制御装置を必要とするため、コストが高くなることは避けられない。
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、簡易且つ安価な手段で、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を係合状態に切り替えてトルク伝達を可能に出来る常時噛合い式スタータを提供することにある。
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、簡易且つ安価な手段で、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を係合状態に切り替えてトルク伝達を可能に出来る常時噛合い式スタータを提供することにある。
(請求項1の発明)
本発明の常時噛合い式スタータは、モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチと、モータの駆動トルクを出力軸に伝達するトルク伝達経路に設けられる電磁クラッチと、この電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせる遅延回路とを備える。
電磁クラッチは、バッテリから通電されて電磁石を形成するソレノイドと、電磁石に対向して可動するクラッチ板とを有し、ソレノイドのオン/オフ状態に応じて、クラッチ板が電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、クラッチ板が電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、トルク伝達経路を断続する。 遅延回路は、電機子が回転を開始する前に、クラッチ板を吸引して係合状態に切り替えられる様に、電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせる働きを有する。
本発明の常時噛合い式スタータは、モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチと、モータの駆動トルクを出力軸に伝達するトルク伝達経路に設けられる電磁クラッチと、この電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせる遅延回路とを備える。
電磁クラッチは、バッテリから通電されて電磁石を形成するソレノイドと、電磁石に対向して可動するクラッチ板とを有し、ソレノイドのオン/オフ状態に応じて、クラッチ板が電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、クラッチ板が電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、トルク伝達経路を断続する。 遅延回路は、電機子が回転を開始する前に、クラッチ板を吸引して係合状態に切り替えられる様に、電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせる働きを有する。
上記の構成によれば、遅延回路によって、電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせることができるので、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を係合状態に切り替えてトルク伝達経路を接続できる。その結果、モータの駆動トルクを確実に出力軸に伝達してピニオンギヤを回転させ、そのピニオンギヤが常時噛み合うリングギヤを駆動してエンジンを始動させることができる。
本発明では、簡易且つ安価に構成できる遅延回路を追加するだけで、電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせることができるので、上記の特許文献1に開示された公知技術と比較して、コストを低く抑えることができる。
本発明では、簡易且つ安価に構成できる遅延回路を追加するだけで、電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせることができるので、上記の特許文献1に開示された公知技術と比較して、コストを低く抑えることができる。
(請求項2の発明)
請求項1に記載した常時噛合い式スタータにおいて、遅延回路は、コンデンサと抵抗とを直列に接続したCR回路を電磁スイッチに内蔵される電磁コイルと並列に接続して構成されることを特徴とする。
遅延回路として周知なCR回路を採用できるので、遅延回路を追加することによるコストアップを小さく抑えることができる。また、遅延回路は、スタータの外側に別置きする必要はなく、電磁スイッチに内蔵される電磁コイルと並列に接続して電磁スイッチに内蔵することが可能である。
請求項1に記載した常時噛合い式スタータにおいて、遅延回路は、コンデンサと抵抗とを直列に接続したCR回路を電磁スイッチに内蔵される電磁コイルと並列に接続して構成されることを特徴とする。
遅延回路として周知なCR回路を採用できるので、遅延回路を追加することによるコストアップを小さく抑えることができる。また、遅延回路は、スタータの外側に別置きする必要はなく、電磁スイッチに内蔵される電磁コイルと並列に接続して電磁スイッチに内蔵することが可能である。
(請求項3の発明)
請求項1または2に記載した常時噛合い式スタータにおいて、遅延回路は、電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを遅らせる遅延時間が500msec以下であることを特徴とする。
遅延時間が500msec以下であれば、始動フィーリングが大きく損なわれることはないため、運転者に不快感や違和感を与えることなくエンジンを始動できる。
請求項1または2に記載した常時噛合い式スタータにおいて、遅延回路は、電磁クラッチへの通電タイミングより電磁スイッチへの通電タイミングを遅らせる遅延時間が500msec以下であることを特徴とする。
遅延時間が500msec以下であれば、始動フィーリングが大きく損なわれることはないため、運転者に不快感や違和感を与えることなくエンジンを始動できる。
(請求項4の発明)
本発明の常時噛合い式スタータは、モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチと、モータの駆動トルクを出力軸に伝達するトルク伝達経路に設けられる電磁クラッチとを備える。
電磁クラッチは、バッテリから通電されて電磁石を形成するソレノイドと、電磁石に対向して可動するクラッチ板とを有し、ソレノイドのオン/オフ状態に応じて、クラッチ板が電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、クラッチ板が電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、トルク伝達経路を断続する。 また、電磁クラッチは、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を吸引して係合状態に切り替えられる様に、クラッチ板が電磁石に吸引されて移動する時の移動量あるいはソレノイドの吸引力が設定されていることを特徴とする。
本発明の常時噛合い式スタータは、モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチと、モータの駆動トルクを出力軸に伝達するトルク伝達経路に設けられる電磁クラッチとを備える。
電磁クラッチは、バッテリから通電されて電磁石を形成するソレノイドと、電磁石に対向して可動するクラッチ板とを有し、ソレノイドのオン/オフ状態に応じて、クラッチ板が電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、クラッチ板が電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、トルク伝達経路を断続する。 また、電磁クラッチは、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を吸引して係合状態に切り替えられる様に、クラッチ板が電磁石に吸引されて移動する時の移動量あるいはソレノイドの吸引力が設定されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を係合状態に切り替えてトルク伝達経路を接続できるので、モータの駆動トルクを確実に出力軸に伝達してピニオンギヤを回転させ、そのピニオンギヤが常時噛み合うリングギヤを駆動してエンジンを始動させることができる。
また、電磁クラッチは、クラッチ板が電磁石に吸引されて移動する時の移動量を小さくする、あるいはソレノイド(電磁石)の吸引力を大きくすることで、通電を受けてからクラッチ板が吸引されて係合状態に切り替わるまでの作動時間を短くできる。その結果、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を係合状態に切り替えることが可能である。この場合、高価な制御装置による電子制御は必要なく、且つ新たな回路部品を追加する必要もないため、コストを低く抑えることができる。
また、電磁クラッチは、クラッチ板が電磁石に吸引されて移動する時の移動量を小さくする、あるいはソレノイド(電磁石)の吸引力を大きくすることで、通電を受けてからクラッチ板が吸引されて係合状態に切り替わるまでの作動時間を短くできる。その結果、電機子が回転を開始する前にクラッチ板を係合状態に切り替えることが可能である。この場合、高価な制御装置による電子制御は必要なく、且つ新たな回路部品を追加する必要もないため、コストを低く抑えることができる。
(請求項5の発明)
請求項1〜4に記載した何れかの常時噛合い式スタータは、エンジンの停止および再始動を自動制御するエンジン自動停止/再始動システムに用いられることを特徴とする。
本発明のスタータは、エンジン始動後にピニオンギヤがエンジンのリングギヤから離脱することはなく、常時噛み合わされているため、上記のエンジン自動停止/再始動システムに用いた場合、エンジンを再始動する際に、通常のピニオン飛び込み式スタータの様に、ピニオンギヤを移動してリングギヤに噛み合わせる必要がなく、エンジンの再始動を短時間に且つ確実に行うことが可能である。
請求項1〜4に記載した何れかの常時噛合い式スタータは、エンジンの停止および再始動を自動制御するエンジン自動停止/再始動システムに用いられることを特徴とする。
本発明のスタータは、エンジン始動後にピニオンギヤがエンジンのリングギヤから離脱することはなく、常時噛み合わされているため、上記のエンジン自動停止/再始動システムに用いた場合、エンジンを再始動する際に、通常のピニオン飛び込み式スタータの様に、ピニオンギヤを移動してリングギヤに噛み合わせる必要がなく、エンジンの再始動を短時間に且つ確実に行うことが可能である。
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。
図1はスタータ1の断面図、図2はスタータ1の電気回路図である。
実施例1に示すスタータ1は、回転力を発生するモータ2と、このモータ2の通電回路(モータ回路と呼ぶ)に設けられるメイン接点(後述する)を開閉する電磁スイッチ3と、モータ2の回転を減速する減速装置4と、この減速装置4を介してモータ2に駆動される出力軸5と、この出力軸5に支持されるピニオンギヤ6と、モータ2と出力軸5との間でトルクの伝達を断続する電磁クラッチ7と、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを所定時間遅らせる遅延回路8(図2参照)等より構成される。このスタータ1は、例えば、交差点や渋滞等で車両が一旦停止した時にエンジンを自動停止させ、発進時にエンジンを自動的に再始動させるエンジン自動停止/再始動システム(アイドルストップシステムと呼ぶ)に適用される。
実施例1に示すスタータ1は、回転力を発生するモータ2と、このモータ2の通電回路(モータ回路と呼ぶ)に設けられるメイン接点(後述する)を開閉する電磁スイッチ3と、モータ2の回転を減速する減速装置4と、この減速装置4を介してモータ2に駆動される出力軸5と、この出力軸5に支持されるピニオンギヤ6と、モータ2と出力軸5との間でトルクの伝達を断続する電磁クラッチ7と、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを所定時間遅らせる遅延回路8(図2参照)等より構成される。このスタータ1は、例えば、交差点や渋滞等で車両が一旦停止した時にエンジンを自動停止させ、発進時にエンジンを自動的に再始動させるエンジン自動停止/再始動システム(アイドルストップシステムと呼ぶ)に適用される。
モータ2は、磁気回路を形成する円筒状のヨーク9と、このヨーク9の内周に固定されて磁界を形成する永久磁石10と、この永久磁石10の内周に回転自在に配置される電機子11と、バッテリB(図2参照)から供給される電流を電機子11に流すためのブラシ12等より構成される周知の直流電動機である。なお、永久磁石10の代わりに界磁コイルを用いることもできる。
電磁スイッチ3は、図3(a)に示す様に、通電によって電磁石を形成する電磁コイル13と、電磁石により磁化される固定鉄心14と、電磁コイル13の内周を可動するプランジャ15と、メイン接点を収納する接点カバー16等より構成され、電磁コイル13への通電によって固定鉄心14が磁化されると、その固定鉄心14にプランジャ15が吸引されてメイン接点を閉操作する。また、電磁コイル13への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、固定鉄心14とプランジャ15との間に配設されたリターンスプリング17の反力によりプランジャ15が押し戻されてメイン接点を開操作する。
メイン接点は、2本の端子ボルト18、19を介してモータ回路に接続される一組の固定接点20と、この一組の固定接点20間を断続する可動接点21とで構成される。
2本の端子ボルト18、19は、バッテリケーブルを介してバッテリBの正極ターミナルに接続されるB端子ボルト18と、モータ2から取り出されたリード線22(図1参照)が接続されるM端子ボルト19であり、共に接点カバー16にモールド固定されている。なお、リード線22は、電機子11の高電位側(反アース側)に配置されるプラス側ブラシ12のピグテール(図示せず)に電気的に接続されている。
可動接点21は、プランジャ15に固定されたシャフト23の端部に絶縁部材24を介して摺動可能に支持され、接点圧スプリング25によってシャフト23の先端方向(図3(a)の右方向)へ付勢されると共に、シャフト23の先端部に固定されたワッシャ26に当接して抜け止めされている。
2本の端子ボルト18、19は、バッテリケーブルを介してバッテリBの正極ターミナルに接続されるB端子ボルト18と、モータ2から取り出されたリード線22(図1参照)が接続されるM端子ボルト19であり、共に接点カバー16にモールド固定されている。なお、リード線22は、電機子11の高電位側(反アース側)に配置されるプラス側ブラシ12のピグテール(図示せず)に電気的に接続されている。
可動接点21は、プランジャ15に固定されたシャフト23の端部に絶縁部材24を介して摺動可能に支持され、接点圧スプリング25によってシャフト23の先端方向(図3(a)の右方向)へ付勢されると共に、シャフト23の先端部に固定されたワッシャ26に当接して抜け止めされている。
減速装置4は、電機子軸11aに形成された太陽歯車4aと、この太陽歯車4aと同心に配置される内歯歯車4bと、両歯車4a、4bに噛み合う複数の遊星歯車4cとで構成される周知の遊星歯車減速装置であり、遊星歯車4cの公転運動が出力軸5に伝達される。
出力軸5は、電機子軸11aと同一軸線上に配置され、一端側が減速装置4に連結されて、他端側が軸受27を介してフロントハウジング28に回転自在に支持されている。
ピニオンギヤ6は、出力軸5の外周に軸受29を介して相対回転可能に嵌合すると共に、エンジンのリングギヤ30に常時噛み合わされ、且つ衝撃緩和装置(以下に説明する)を介して出力軸5に連結されている。
出力軸5は、電機子軸11aと同一軸線上に配置され、一端側が減速装置4に連結されて、他端側が軸受27を介してフロントハウジング28に回転自在に支持されている。
ピニオンギヤ6は、出力軸5の外周に軸受29を介して相対回転可能に嵌合すると共に、エンジンのリングギヤ30に常時噛み合わされ、且つ衝撃緩和装置(以下に説明する)を介して出力軸5に連結されている。
衝撃緩和装置は、出力軸5の外周にセレーション嵌合して出力軸5と一体に回転する第1の回転体31と、ピニオンギヤ6に連結されてピニオンギヤ6と一体に回転する第2の回転体32と、両回転体31、32の間に配置されるゴム等の緩衝部材33より構成される。なお、緩衝部材33は、両回転体31、32の間に中間部材34を介して複数段(図1では3段)に配置されている。
この衝撃緩和装置は、大きな慣性エネルギを有するエンジンを始動する際に、スタータ1に生じる衝撃トルクを緩衝部材33が圧縮変形することによって吸収する。
この衝撃緩和装置は、大きな慣性エネルギを有するエンジンを始動する際に、スタータ1に生じる衝撃トルクを緩衝部材33が圧縮変形することによって吸収する。
電磁クラッチ7は、電磁石を形成するクラッチコイル35と、このクラッチコイル35の周囲に磁気回路を形成する強磁性体のハウジング36と、このハウジング36の端面に対向して軸方向(図1の左右方向)に可動するクラッチ板37等より構成される。クラッチ板37は、ゴム等の弾性体38を介してトルクリミッタ(以下に説明する)に連結され、そのトルクリミッタと一体に回転可能に設けられている。
この電磁クラッチ7は、クラッチコイル35の無通電時に、ハウジング36の端面とクラッチ板37との間に所定のギャップが維持されることで、クラッチ板37の回転が許容されて、本発明の切り離し状態となる。一方、クラッチコイル35に通電されて電磁石が形成されると、ハウジング36とクラッチ板37との間に吸引力が作用し、クラッチ板37がハウジング36の端面に吸着されて本発明の係合状態になることで、クラッチ板37の回転が拘束される。
この電磁クラッチ7は、クラッチコイル35の無通電時に、ハウジング36の端面とクラッチ板37との間に所定のギャップが維持されることで、クラッチ板37の回転が許容されて、本発明の切り離し状態となる。一方、クラッチコイル35に通電されて電磁石が形成されると、ハウジング36とクラッチ板37との間に吸引力が作用し、クラッチ板37がハウジング36の端面に吸着されて本発明の係合状態になることで、クラッチ板37の回転が拘束される。
トルクリミッタは、上記の弾性体38を介してクラッチ板37に連結されたセンタプレート39と、このセンタプレート39に対し摩擦力によって回転規制され、且つ減速装置4の内歯歯車4bに連結された回転ディスク40とを有し、この回転ディスク40がセンタプレート39に押圧されて、摩擦力により回転規制されている。
このトルクリミッタは、センタプレート39の回転が拘束された状態、つまり、電磁クラッチ7のクラッチ板37がハウジング36の端面に吸着されている状態で、回転ディスク40の静止トルクを越える過大トルクが減速装置4に加わると、センタプレート39に対し回転ディスク40が滑る(回転する)ことにより、内歯歯車4bの回転が許容されて過大トルクを吸収することができる。
このトルクリミッタは、センタプレート39の回転が拘束された状態、つまり、電磁クラッチ7のクラッチ板37がハウジング36の端面に吸着されている状態で、回転ディスク40の静止トルクを越える過大トルクが減速装置4に加わると、センタプレート39に対し回転ディスク40が滑る(回転する)ことにより、内歯歯車4bの回転が許容されて過大トルクを吸収することができる。
遅延回路8は、図2に示す様に、コンデンサCと抵抗Rとを直列に接続したCR回路によって構成され、そのCR回路が、始動スイッチ41とクラッチコイル35との間に、電磁コイル13と並列に接続されている。この遅延回路8(CR回路)は、電磁スイッチ3の内部に配置されている。具体的には、図5に示す様に、リング状の基板42にコンデンサCと抵抗Rとを配置し、その基板42を電磁コイル13と固定鉄心14との間に配置して構成される〔図3(a)参照〕。
基板42に組み込まれたCR回路は、図4および図5に示す様に、コンデンサCの反抵抗側から取り出された一方のリード線8aが、電磁コイル13の一方のリード線13aと共に、電磁コイル13のボビン43に設けられた一方のリード線保持部43aに保持され、そのリード線保持部43aに固定されるスイッチ端子44と電気的に接続されている。スイッチ端子44は、図3(b)に示す様に、電磁スイッチ3の接点カバー16より外側に取り出されて、始動スイッチ41に繋がるスイッチ配線のターミナルが電気的に接続される。
また、抵抗Rの反コンデンサ側から取り出された他方のリード線8bが、電磁コイル13の他方のリード線13bと共に、ボビン43と一体に設けられた他方のリード線保持部43bに保持され、このリード線保持部43bに挿入されるクラッチコイル35のプラス側リード線35a(図4参照)と電気的に接続されている。
また、抵抗Rの反コンデンサ側から取り出された他方のリード線8bが、電磁コイル13の他方のリード線13bと共に、ボビン43と一体に設けられた他方のリード線保持部43bに保持され、このリード線保持部43bに挿入されるクラッチコイル35のプラス側リード線35a(図4参照)と電気的に接続されている。
次に、上記スタータ1の作動を説明する。
始動スイッチ41が閉操作されると、電磁スイッチ3の電磁コイル13と電磁クラッチ7のクラッチコイル35に通電される。この時、遅延回路8の働きによって、クラッチコイル35への通電タイミングより電磁コイル13への通電タイミングが所定時間遅くなる。なお、クラッチコイル35への通電タイミングより電磁コイル13への通電タイミングを遅らせる遅延時間は、500msec以下に設定されている。
これにより、電機子11が回転を開始する前に、クラッチコイル35に通電されて電磁石が形成され、クラッチ板37がハウジング36の端面に吸着されてクラッチ板37の回転が拘束される。その結果、トルクリミッタを介してクラッチ板37に連結される内歯歯車4bの回転が拘束されるため、モータ2から出力軸5へのトルク伝達が可能となる。
始動スイッチ41が閉操作されると、電磁スイッチ3の電磁コイル13と電磁クラッチ7のクラッチコイル35に通電される。この時、遅延回路8の働きによって、クラッチコイル35への通電タイミングより電磁コイル13への通電タイミングが所定時間遅くなる。なお、クラッチコイル35への通電タイミングより電磁コイル13への通電タイミングを遅らせる遅延時間は、500msec以下に設定されている。
これにより、電機子11が回転を開始する前に、クラッチコイル35に通電されて電磁石が形成され、クラッチ板37がハウジング36の端面に吸着されてクラッチ板37の回転が拘束される。その結果、トルクリミッタを介してクラッチ板37に連結される内歯歯車4bの回転が拘束されるため、モータ2から出力軸5へのトルク伝達が可能となる。
その後、モータ2の回転が減速装置4を介して出力軸5に伝達されると、出力軸5と一体にピニオンギヤ6が回転することにより、ピニオンギヤ6からリングギヤ30に回転力が伝達されてエンジンをクランキングする。この時、大きな慣性エネルギを持ったエンジンを始動させるため、リングギヤ30を駆動する際に衝撃トルクが発生する。この衝撃トルクは、衝撃緩和装置の緩衝部材33が弾性変形(撓む)して、出力軸5とピニオンギヤ6との相対回転が許容されることにより吸収される。また、衝撃緩和装置で吸収しきれない過大な衝撃は、トルクリミッタの回転ディスク40が滑ることでカットされるため、スタータ1の駆動系に過大な衝撃が伝達されることはない。
エンジンが始動して、始動スイッチ41が開操作されると、電磁スイッチ3の電磁コイル13と電磁クラッチ7のクラッチコイル35への通電が同時に停止される。これにより、モータ回路のメイン接点が開くことで電機子11への通電が停止され、電機子11に働く電磁力が消滅することで電機子11の回転が次第に停止する。
一方、電磁クラッチ7は、クラッチコイル35への通電停止によって電磁石の吸引力が消滅するため、クラッチ板37が弾性体38の復元力によりハウジング36の端面から引き離されて回転可能(本発明の切り離し状態)となる。その結果、トルクリミッタを介してクラッチ板37に連結された内歯歯車4bの回転が許容されるため、モータ2と出力軸5との間でトルク伝達経路が遮断される。
一方、電磁クラッチ7は、クラッチコイル35への通電停止によって電磁石の吸引力が消滅するため、クラッチ板37が弾性体38の復元力によりハウジング36の端面から引き離されて回転可能(本発明の切り離し状態)となる。その結果、トルクリミッタを介してクラッチ板37に連結された内歯歯車4bの回転が許容されるため、モータ2と出力軸5との間でトルク伝達経路が遮断される。
(実施例1の効果)
実施例1に記載したスタータ1は、遅延回路8の働きにより、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを所定時間遅らせることができる。これにより、電機子11が回転を開始する前に、電磁クラッチ7のクラッチ板37を係合状態に切り替えてトルク伝達を可能に出来るため、モータ2の駆動トルクをピニオンギヤ6に伝達して、確実にエンジンを始動させることができる。
一方、クランキングからエンジンが始動すると、クラッチコイル35への通電停止によりクラッチ板37が切り離されてトルク伝達経路が遮断されるため、エンジンの回転がリングギヤ30からピニオンギヤ6に伝達されても、ピニオンギヤ6の回転がモータ2側へ伝達されることはない。
実施例1に記載したスタータ1は、遅延回路8の働きにより、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを所定時間遅らせることができる。これにより、電機子11が回転を開始する前に、電磁クラッチ7のクラッチ板37を係合状態に切り替えてトルク伝達を可能に出来るため、モータ2の駆動トルクをピニオンギヤ6に伝達して、確実にエンジンを始動させることができる。
一方、クランキングからエンジンが始動すると、クラッチコイル35への通電停止によりクラッチ板37が切り離されてトルク伝達経路が遮断されるため、エンジンの回転がリングギヤ30からピニオンギヤ6に伝達されても、ピニオンギヤ6の回転がモータ2側へ伝達されることはない。
また、電磁クラッチ7が遮断される(クラッチ板37が切り離される)と、登り坂等でエンストしてエンジンが逆回転した場合でも、エンジンの回転が増速されてモータ2に伝達されることはなく、モータ2に多大なストレスが加わることを防止できる。
更に、エンジンが自動停止する寸前、つまりエンジンが自身の慣性で回転している状態で再始動する必要がある場合は、電機子11が回転を開始する前に電磁クラッチ7を係合状態にでき、且つ始動時に発生する衝撃トルクを衝撃緩和装置にて吸収できるので、エンジン回転中の再始動が可能である。
更に、エンジンが自動停止する寸前、つまりエンジンが自身の慣性で回転している状態で再始動する必要がある場合は、電機子11が回転を開始する前に電磁クラッチ7を係合状態にでき、且つ始動時に発生する衝撃トルクを衝撃緩和装置にて吸収できるので、エンジン回転中の再始動が可能である。
本実施例のスタータ1は、エンジン始動時に発生する衝撃トルクやエンジン側のトルク変動等を衝撃緩和装置によって吸収でき、更に、衝撃緩和装置で吸収しきれない過大な衝撃をトルクリミッタでカットできるので、電磁クラッチ7に過大な衝撃が加わることはない。その結果、クラッチ滑りの発生を抑制できるため、クラッチ板37を吸着する電磁石(クラッチコイル35)の吸引力を低減することが可能であり、電磁クラッチ7の小型軽量化が可能となる。
本実施例の遅延回路8は、コンデンサCと抵抗Rとを直列に接続したCR回路を電磁スイッチ3の電磁コイル13と並列に接続する簡易な構成であるため、高価な制御装置を必要とする公知技術(特許文献1)と比較して、コストを低く抑えることができる。
また、遅延回路8は、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを遅らせる遅延時間が500msec以下に設定されるため、始動フィーリングが大きく損なわれることはない。つまり、運転者に不快感や違和感を与えることなくエンジンを始動できる。
また、遅延回路8は、電磁クラッチ7への通電タイミングより電磁スイッチ3への通電タイミングを遅らせる遅延時間が500msec以下に設定されるため、始動フィーリングが大きく損なわれることはない。つまり、運転者に不快感や違和感を与えることなくエンジンを始動できる。
この実施例2に示すスタータ1は、電機子11が回転を開始する前にクラッチ板37を吸引して係合状態に切り替えられる様に、クラッチ板37が電磁石に吸引されて移動する時の移動量(ハウジング36の端面とクラッチ板37との間に設定されるギャップ)あるいはクラッチコイル35の吸引力が設定されている。
つまり、メイン接点を開閉する電磁スイッチ3は、電磁コイル13への通電と同時にメイン接点が閉じる訳ではなく、電磁石に吸引されてプランジャ15が所定量移動してからメイン接点が閉成するので、電磁コイル13への通電から実際にメイン接点が閉じるまでに遅れが生じる。また、モータ2は、メイン接点が閉じて瞬時に電機子11が回転を開始する訳ではなく、モータ2の慣性モーメントによって立ち上がりに時間が掛かる。このため、始動スイッチ41が閉成してから電機子11が回転を開始するまでの間に遅れ時間が存在する。
つまり、メイン接点を開閉する電磁スイッチ3は、電磁コイル13への通電と同時にメイン接点が閉じる訳ではなく、電磁石に吸引されてプランジャ15が所定量移動してからメイン接点が閉成するので、電磁コイル13への通電から実際にメイン接点が閉じるまでに遅れが生じる。また、モータ2は、メイン接点が閉じて瞬時に電機子11が回転を開始する訳ではなく、モータ2の慣性モーメントによって立ち上がりに時間が掛かる。このため、始動スイッチ41が閉成してから電機子11が回転を開始するまでの間に遅れ時間が存在する。
そこで、例えば、電磁クラッチ7のハウジング36の端面とクラッチ板37との間に設定されるギャップを小さく(例えば、0.3mm)する、あるいは、クラッチコイル35の吸引力を大きくして、クラッチ板37の吸引速度を大きくすることで、クラッチコイル35が通電を受けてからクラッチ板37が吸引されて係合状態に切り替わるまでの作動時間を短くできる。
これにより、電機子11が回転を開始する前、言い換えると上記の遅れ時間が経過する前に、クラッチ板37を吸引して係合状態に切り替えることができる。
この実施例2の構成では、高価な制御装置による電子制御は必要なく、且つ新たな回路部品を追加する必要もないため、コストを低く抑えることができる。
これにより、電機子11が回転を開始する前、言い換えると上記の遅れ時間が経過する前に、クラッチ板37を吸引して係合状態に切り替えることができる。
この実施例2の構成では、高価な制御装置による電子制御は必要なく、且つ新たな回路部品を追加する必要もないため、コストを低く抑えることができる。
1 スタータ
2 モータ
3 電磁スイッチ
5 出力軸
6 ピニオンギヤ
7 電磁クラッチ
8 遅延回路
11 電機子
13 電磁コイル
20 固定接点(メイン接点)
21 可動接点(メイン接点)
30 リングギヤ
35 クラッチコイル(ソレノイド)
36 ハウジング(ソレノイド)
37 クラッチ板
B バッテリ
C コンデンサ
R 抵抗
2 モータ
3 電磁スイッチ
5 出力軸
6 ピニオンギヤ
7 電磁クラッチ
8 遅延回路
11 電機子
13 電磁コイル
20 固定接点(メイン接点)
21 可動接点(メイン接点)
30 リングギヤ
35 クラッチコイル(ソレノイド)
36 ハウジング(ソレノイド)
37 クラッチ板
B バッテリ
C コンデンサ
R 抵抗
Claims (5)
- モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチと、
この電磁スイッチにより前記メイン接点が閉操作されると、前記モータ回路を通じてバッテリより通電されて、電機子に回転力を発生するモータと、
このモータの駆動トルクが伝達されて回転する出力軸と、
この出力軸上に配置されると共に、エンジンのリングギヤに常時噛み合わされ、前記出力軸と一体に回転して前記リングギヤを駆動するピニオンギヤと、
前記モータの駆動トルクを前記出力軸に伝達するトルク伝達経路に設けられ、前記バッテリから通電されて電磁石を形成するソレノイドと、前記電磁石に対向して可動するクラッチ板とを有し、前記ソレノイドのオン/オフ状態に応じて、前記クラッチ板が前記電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、前記クラッチ板が前記電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、前記トルク伝達経路を断続する電磁クラッチとを備える常時噛合い式スタータであって、
前記電機子が回転を開始する前に、前記クラッチ板を吸引して係合状態に切り替えられる様に、前記電磁クラッチへの通電タイミングより前記電磁スイッチへの通電タイミングを所定時間遅らせる遅延回路を設けたことを特徴とする常時噛合い式スタータ。 - 請求項1に記載した常時噛合い式スタータにおいて、
前記遅延回路は、コンデンサと抵抗とを直列に接続したCR回路を前記電磁スイッチに内蔵される電磁コイルと並列に接続して構成されることを特徴とする常時噛合い式スタータ。 - 請求項1または2に記載した常時噛合い式スタータにおいて、
前記遅延回路は、前記電磁クラッチへの通電タイミングより前記電磁スイッチへの通電タイミングを遅らせる遅延時間が500msec以下であることを特徴とする常時噛合い式スタータ。 - モータ回路のメイン接点を開閉する電磁スイッチと、
この電磁スイッチにより前記メイン接点が閉操作されると、前記モータ回路を通じてバッテリより通電されて、電機子に回転力を発生するモータと、
このモータの駆動トルクが伝達されて回転する出力軸と、
この出力軸上に配置されると共に、エンジンのリングギヤに常時噛み合わされ、前記出力軸と一体に回転して前記リングギヤを駆動するピニオンギヤと、
前記モータの駆動トルクを前記出力軸に伝達するトルク伝達経路に設けられ、前記バッテリから通電されて電磁石を形成するソレノイドと、前記電磁石に対向して可動するクラッチ板とを有し、前記ソレノイドのオン/オフ状態に応じて、前記クラッチ板が前記電磁石に吸引されて回転規制される係合状態と、前記クラッチ板が前記電磁石から切り離されて回転が許容される切り離し状態とを切り替えることにより、前記トルク伝達経路を断続する電磁クラッチとを備える常時噛合い式スタータであって、
前記電磁クラッチは、前記電機子が回転を開始する前に前記クラッチ板を吸引して係合状態に切り替えられる様に、前記クラッチ板が前記電磁石に吸引されて移動する時の移動量あるいは前記ソレノイドの吸引力が設定されていることを特徴とする常時噛合い式スタータ。 - 請求項1〜4に記載した何れかの常時噛合い式スタータは、
前記エンジンの停止および再始動を自動制御するエンジン自動停止/再始動システムに用いられることを特徴とする常時噛合い式スタータ。
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