JP2011204374A - 電磁継電器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コイルボビン20と、コイルボビン20の一端に配置されるエンドプレート34と、エンドプレート34に挿通されるプランジャ軸41と、プランジャ軸41の一端側に設けられるプランジャ54と、プランジャ軸41の他端側に設けられる可動片17と、プランジャ軸41の進退移動に基づいて可動片17が当接・離反する固定接点18aと、可動片17に固定接点18aに向かう押圧力を付勢する押圧スプリング46とを備え、エンドプレート34に押圧スプリング46の一端を収納可能なボス部35を形成すると共に、プランジャ軸41のボス部35に対応する位置に、押圧スプリング46の一端を載置可能なスプリング台座43を設けた。
【選択図】図2
Description
この種の電磁継電器の中には、両端が開口された筒状のヨーク内に、リレーコイルと、このリレーコイルへの励消磁に基づいて軸線方向に沿って進退移動するプランジャと、このプランジャの先端に支持された可動片(可動接点)と、この可動片の進退移動に基づいて開閉される固定接点と、ヨークの両端の開口部を閉塞するカバーとを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、2つの固定接点の絶縁を確実に確保すべく、固定接点間の距離を大きく設定しようとすると、これら2つの固定接点を電気的に接続するための可動片が大きくなる。可動片を大きく形成する場合、接触圧を十分大きくしなければならないが、接触圧を大きくしてしまうと、押圧スプリングの外径を大きく設定する必要がある。つまり、可動片は、押圧スプリングに支持された状態になっているので、可動片の大きさと比較して押圧スプリングの外径が所望の直径よりも小さいと、接触圧が確保できないので、電磁継電器の良好な開閉動作が行いにくくなる虞がある。
このため、押圧スプリングのサイズが大型化するのに伴い、電磁継電器が大型化してしまうという課題がある。
また、プランジャ軸に、押圧スプリングの一端を載置可能なスプリング台座を別体で設けることにより、押圧スプリングの外径を大きく設定してもプランジャ軸の加工費を抑えることができる。このため、電磁継電器の製造コストを低減することが可能になる。
このため、スプリング収納部を大きく形成することができ、これに一端が収納される押圧スプリングのサイズを大きくすることができる。
また、押圧スプリングのサイズを大きくする一方、縮径部に配置されるプランジャのサイズを小さくすることができる。このため、プランジャの軽量化を図ることができると共に、プランジャを支持するプランジャ軸の太径化を抑制できる。さらに、巻胴部に縮径部を設ける分、この縮径部に巻装されている巻線の占積率を向上させることができ、小型、高性能な電磁継電器を提供することが可能になる。
また、プランジャ軸に、押圧スプリングの一端を載置可能なスプリング台座を別体で設けることにより、押圧スプリングの外径を大きく設定してもプランジャ軸の加工費を抑えることができる。このため、電磁継電器の製造コストを低減することが可能になる。
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、バッテリリレー1の側面図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図、図3は、バッテリリレー1の分解斜視図、図4は、接点機構2の分解側面図である。
図1〜図4に示すように、バッテリリレー1は、不図示の自動車に搭載されるリレーであって、自動車に搭載されている各電装品(不図示)と不図示のバッテリとの間の電気回路(不図示)に組み込まれている。
ヨーク3は、鉄等の磁性材料によって形成されたものであって、外周面にバッテリリレー1を自動車の車体(バッテリ近傍)に取り付けるための板状のブラケット12が設けられている。ブラケット12は、ヨーク3の外周面に取り付けられる支持部13と、この支持部13の両側端から延出する一対の脚部14,14とにより構成されている。
ここで、一方(図1〜図3における上方)の第2拡径部10aは、ターミナルカバー6を内嵌させた後、このターミナルカバー6をカシメ固定するためのカシメ加工部として機能する。また、他方(図1〜図3における下方)の第2拡径部10bは、接点カバー7を内嵌させた後、接点カバー7をカシメ固定するためのカシメ加工部として機能する。
図4は、接点機構2の分解側面図である。
図2〜図4に示すように、接点機構2は、ヨーク3の小径部8に収納されているコイルボビンユニット15と、コイルボビンユニット15の径方向内側に配置されたプランジャユニット16と、プランジャユニット16に支持された可動片17と、可動片17の進行移動時にこの可動片17と接触する一対の固定接点18a,18bとを有している。
コイルボビンユニット15は、巻線19を巻装するためのコイルボビン20を有している。コイルボビン20は、樹脂等の絶縁材によって形成されたものであって、略円筒状の巻胴部21と、巻胴部21の軸方向接点カバー7側端(図2〜図4における下側端)に形成されている接点側鍔部22と、巻胴部21の軸方向ターミナルカバー6側端(図2〜図4における上側端)に形成されているターミナル側鍔部23とが一体成形されたものである。これら巻胴部21、および鍔部22,23によって、巻胴部21の外周面側に巻線19を収納するための収納部21aが形成される。この収納部21aに巻線19が巻装されることにより、巻線19の巻き崩れが防止されるようになっている。
一方、ターミナル側鍔部23も略円板状に形成されており、その直径がヨーク3の小径部8の内径よりもやや小さくなるように設定されている。また、ターミナル側鍔部23の軸方向外側の端面には、ターミナルホルダ24が突設されている。ターミナルホルダ24の先端は二又状に形成されており、これらを一対のターミナル25,25を保持するための保持壁26,26としている。
これにより、リード線結線部28,28、およびターミナル25,25を介して巻線19に電力が供給される。そして、巻線19に電力が供給されることにより、磁界が発生する。
フランジプレート31の直径は、ヨーク3のターミナルカバー6側に形成されている第1拡径部9aの内径と略一致するように設定されている。そして、フランジプレート31は、これをヨーク3の筒部3aに内嵌させたとき、第1拡径部9aと小径部8との間に形成されている段差面8aに当接して軸方向の位置決めが行われるようになっている。
さらに、フランジプレート31の径方向略中央には、コイルボビン20側に向かって筒部33が突設されている。この筒部33は、コイルボビン20の巻胴部21に圧入されており、これによって、フランジプレート31とコイルボビン20とが一体化される。
エンドプレート34の直径は、ヨーク3の接点カバー7側に形成されている第1拡径部9bの内径と略一致するように設定されている。そして、エンドプレート34は、これをヨーク3の筒部3aに内嵌させたとき、第1拡径部9bと小径部8との間に形成されている段差面8bに当接して軸方向の位置決めが行われるようになっている。
また、ボス部35の底壁35aには、径方向中央に挿通孔36が形成されている。この挿通孔36には、プランジャユニット16の後述するプランジャ軸41が挿通されている。
プランジャユニット16は、コイルボビン20の径方向略中央に軸方向に向かって延在するプランジャ軸41を有している。このプランジャ軸41には、軸方向略中央に段差により拡径された大径部42が形成されており、エンドプレート34の接点カバー7側から挿通孔36に挿通される。
すなわち、プランジャ軸41は、大径部42がエンドプレート34に形成されているボス部35の内側に位置しており、大径部42がボス部35の底壁35aに当接することにより、軸方向ターミナルカバー6側(図2〜図4における上側)への移動が規制される。
本体部44は、この底部44aを接点カバー7側に向けた状態で大径部42に外嵌固定されている。外フランジ部45は、プランジャ軸41の接点カバー7側に遊嵌されている押圧スプリング46の一端が当接する台座として機能している。
押圧スプリング46の内径、および外径は、押圧スプリング46の端部がスプリング台座43の外フランジ部45に当接可能に設定されている。すなわち、押圧スプリング46のサイズは、スプリング台座43の外フランジ部45の大きさによって設定される。
フランジ部51の押圧スプリング46受け入れ側面には、凹部51aが形成されており、ここに押圧スプリング46の端部が収納されるようになっている。
ここで、フランジ部51は、プランジャ軸41の先端に設けられている止め輪48によって、スプリング台座43と協働して押圧スプリング46を圧縮変形させている。すなわち、スライダ47は、常時接点カバー7側に向かって付勢された状態になっている。
可動片17は、銅等によって平面視略長方形の平板状に形成されたものであって、軸方向と略直交する方向に沿って延在している。可動片17の長手方向両端には、一対の可動接点53,53が接点カバー7側に向かって突設されている。
プランジャ54は、鉄等の磁性材料によって形成されたものであって、円柱状のプランジャ本体55と、このプランジャ本体55の接点カバー7側端に形成されているフランジ部56とが一体成形されている。
また、フランジ部56の外径は、コイルボビン20の巻胴部21の内径よりもやや小さくなる程度に設定されている。これにより、フランジ部56は、コイルボビン20の巻胴部21に対して摺動可能な状態になっている。
ヨーク3の一方(図2における上方)の開口部4に設けられているターミナルカバー6は、PBT等の熱可塑性樹脂によって略有底筒状に形成されたものである。ターミナルカバー6の開口部6aの外周縁には、ヨーク3の一方の開口部4に内嵌される外フランジ状のベース部61が形成されている。ベース部61の外径は、ヨーク3の一方の第2拡径部10aの内径と略一致するように設定されており、この第2拡径部10aにベース部61が内嵌可能になっている。
インロー部62の外周面には、Oリング63が装着されるようになっている。つまり、ターミナルカバー6のインロー部62と、ヨーク3の一方の第1拡径部9aとの間に、Oリング63が若干押し潰された状態で介在する。これにより、インロー部62と一方の第1拡径部9aとの間のシール性が確保される。すなわち、一方の第1拡径部9aは、Oリング63の外周を所定量押し潰してシール性を確保するためのOリング取り付け部として機能する。
グロメット64は、ターミナル収納部60とターミナル25との間のクリアランスをシールするためのものである。ターミナル収納部60のグロメット64に対応する部位は、このグロメット64の外形状に対応するように、断面略長円形状に形成されている。グロメット64により、後述のリード線挿通孔65からのバッテリリレー1内への塵埃の侵入が防止できる。
また、リード線挿通孔65は、ターミナル25のリード線結線部28に対応するように、1つの側壁67bに対して2つ並列に形成されている。つまり、リード線挿通孔65の中心軸と、リード線結線部28の中心軸とが同一直線上に位置するようになっている。これにより、リード線挿通孔65に外部のリード線を挿入すると、このリード線がリード線結線部28と結線される。
ヨーク3の他方(図2における下方)の開口部5に設けられている接点カバー7は、PBT等の熱可塑性樹脂によって開口部7aを有する箱状に形成されたものである。また、接点カバー7は、断面略小判型に形成されており、互いに対向する一対の平坦壁77a,77aと、互いに対向する一対の円弧壁77b,77bとを有している。
接点カバー7の開口部7aの外周縁には、ヨーク3の他方(図2における下方)の開口部5に内嵌される円板状のベース部78が形成されている。ベース部78の外径は、ヨーク3の他方の第2拡径部10bの内径と略一致するように設定されており、この第2拡径部10bにベース部78が内嵌可能になっている。
一対の位置決め突起81,81は、接点カバー7、コイルボビン20、およびエンドプレート34の相対位置を決定するためのものである。エンドプレート34には、一対の位置決め突起81,81に対応する位置に、これら位置決め突起81,81を挿通可能な挿通孔82,82が形成されている。
また、ベース部78の先端外周部には、段差により縮径されたインロー部84が形成されている。インロー部84は、ヨーク3の他方の第1拡径部9bに内嵌される部位であって、インロー部84の外径は、第1拡径部9bの内径と略一致するように設定されている。
そして、ヨーク3の他方の第1拡径部9bにインロー部84を内嵌させた状態で、ベース部78の外側からヨーク3のカシメ加工部として機能する他方の第2拡径部10bをカシメ加工することにより、ヨーク3に接点カバー7がカシメ固定されるようになっている。
次に、図2、図5に基づいて、バッテリリレー1の動作について説明する。
図5は、図2の要部拡大図である。
図2、図5に示すように、まず、ノーマル(通常)の状態、つまり、コイルボビン20に巻装されている巻線19に通電が行われておらず、巻線19が消磁された状態になっている場合、プランジャユニット16のリターンスプリング59によって、固定接点18a,18bから可動片17の可動接点53が離反している。これにより、バッテリリレー1はオフ(開)の状態になっている。
より具体的には、巻線19に電流が供給されることにより、コイルボビン20の径方向中央に、ターミナルカバー6側から接点カバー7側に向かう(図5における下方に向かう)磁束Jの流れが生じる。
プランジャ軸41がエンドプレート34側に向かってスライド移動すると、これと一体となってプランジャ軸41に固定されている可動片17が固定接点18a,18bに向かって移動する。そして、可動片17に設けられている一対の可動接点53,53がそれぞれ固定接点18a,18bに当接する。これにより、各固定接点18a,18bが可動片17を介して電気的に接続される。つまり、固定接点18a,18bが接続されている電気回路のバッテリリレー1がオン(閉)の状態になる。
また、押圧スプリング46は、可動接点53,53が固定接点18a,18bに衝突する際の衝撃を緩和するので、衝突音を小さく抑制することができる。
次に、図6、図7に基づいて、一対の固定接点18a,18bの離間距離L1、押圧スプリング46の外径D1、エンドプレート34に形成されているボス部35の周壁35bの外径D2、およびプランジャ54のフランジ部56の外径D3の最適な寸法関係について説明する。
図6は、バッテリリレー1の縦断面図、図7は、各寸法L1〜D3の設定手順を示すフローチャートである。
この離間距離L1は、絶縁性を十分確保可能な距離に基づいて決定される。すなわち、離間距離L1は、例えば各固定接点18a,18bに対する可動片17の当接・離反が繰り返されることにより、固定接点18a,18bや可動片17に設けられている可動接点53に付着する摩耗粉や使用環境による結露等が生じた場合であっても確実に絶縁性が確保される距離に設定する。
ここで、可動片17が長くなると、これに伴って押圧スプリング46の外径D1を大きく設定することが望ましい。これは、可動片17の長さに対して押圧スプリング46の外径D1が極端に小さいと、押圧スプリング46の可動片17を支持する面積が小さくなり、可動片17がガタついてしまうからである。より具体的には、例えば、押圧スプリング46の外径D1を一対の固定接点18a,18bの離間距離L1の約半分程度以上となるように設定することが望ましい。
ここで、ボス部35の周壁35bの外径D2は、押圧スプリング46を収納可能な大きさに設定する必要があると共に、周壁35bの肉厚T1を十分確保可能な大きさに設定する必要がある。すなわち、ボス部35の周壁35bは、巻線19が励磁された際、磁束Jの磁路となるので、薄肉に形成してしまうと十分磁束Jを流せなくなってしまうからである。具体的には、エンドプレート34全体の肉厚を均一化し、この肉厚を磁束Jが十分流れる厚さに設定すればよい。
また、押圧スプリング46の外径D1、およびボス部35の周壁35bの外径D2に基づいて、スプリング台座43の外フランジ部43bの直径を決定する。
ここで、フランジ部56の外径D3は、必要な磁束Jを流せればよく、必要以上に大きく設定しないことが望ましい。これは、フランジ部56の外径D3を必要以上に大きくすると、プランジャ54の重量が重くなり、これを支持するプランジャ軸41を太径化することになるからである。すなわち、プランジャ54の大きさを必要最低限の大きさに設定することにより、軽量化を図ることができると共に、プランジャ54を支持するプランジャ軸41の細径化を図ることができる。
ここで、エンドプレート34に形成されているボス部35の周壁35bの外径D2と、プランジャ54のフランジ部56の外径D3は、それぞれ所望の寸法が異なる。すなわち、外径D3よりも外径D2が大きくなる。
すなわち、まず、縮径部21cの外周のみに巻線19を巻装する。そして、縮径部21cに巻装された巻線19の径方向外側と、拡径部21bの外周面とがほぼ同じ高さになると、巻胴部21の全体に亘って巻線19を巻装する。これにより、巻線19が巻き崩れることなく、整列した状態で巻装することができる。
したがって、上述の実施形態によれば、エンドプレート34の径方向中央に、コイルボビン20の巻胴部21に圧入されるボス部35を形成し、このボス部35を押圧スプリング46の一端を収納する収納スペースとして機能させているので、エンドプレート34にボス部35を形成しない場合と比較して、押圧スプリング46の配置スペースを軸方向に長く設定することができる。このため、簡素な構造で安価に押圧スプリング46の自由長を長くすることができると共に、バッテリリレー1の軸短化を図ることも可能になる。
そして、一対の固定接点18a,18bの離間距離L1に伴って可動片17が長く形成されても可動片17のガタツキを抑制することができる。このため、バッテリリレー1の開閉動作を良好に行うことが可能になる。
そして、コイルボビン20の巻胴部21に縮径部21cを形成する分、ここに巻装されている巻線19のターン数を、拡径部21bに巻装されている巻線19のターン数よりも増大することができる。このため、従来の巻線19の占積率を維持するばかりか、巻線19の占積率を向上させることができ、高性能なバッテリリレー1を提供することが可能になる。
例えば、上述の実施形態では、バッテリリレー1は不図示の自動車に搭載されるリレーであって、自動車に搭載されている各電装品(不図示)と不図示のバッテリとの間の電気回路(不図示)に組み込まれている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな電気回路にバッテリリレー1を適用することが可能である。
17 可動片
18a,18b 固定接点
19 巻線
20 コイルボビン
21 巻胴部
21a 収納部
21b 拡径部
21c 縮径部
34 エンドプレート
35 ボス部
35a 底壁
35b 周壁
41 プランジャ軸
42 大径部
43 スプリング台座
46 押圧スプリング
46a バネ部材
54 プランジャ
D1〜D3 外径
L1 離間距離
T1 肉厚
Claims (5)
- 巻線が巻装される筒状の巻胴部を有するコイルボビンと、
前記コイルボビンの一端に配置され、前記巻線の励磁に伴い磁路を形成するエンドプレートと、
前記巻胴部の径方向内側に配置され、前記エンドプレートに挿通されるプランジャ軸と、
前記プランジャ軸の一端側に設けられ、前記巻線の励消磁に基づいて前記プランジャ軸と一体となって進退移動するプランジャと、
前記プランジャ軸の他端側に設けられた可動片と、
前記プランジャ軸の進退移動に基づいて前記可動片が当接・離反する固定接点と、
前記エンドプレートと前記可動片との間に配置されると共に、前記プランジャ軸に遊嵌され、前記プランジャ軸の進行移動に基づいて、前記可動片に前記固定接点に向かって押圧力を付勢する押圧スプリングとを備えた電磁継電器であって、
前記巻胴部の前記エンドプレート側である一端側に、他端側よりも拡径された拡径部を形成する一方、
前記エンドプレートに、前記拡径部に内嵌され、前記押圧スプリングの一端を収納可能なスプリング収納部を形成し、
前記プランジャ軸の前記スプリング収納部に対応する位置に、前記押圧スプリングの一端を載置可能なスプリング台座を、前記プランジャ軸とは別体で設けたことを特徴とする電磁継電器。 - 前記巻胴部の前記スプリング収納部を避けた部位に、縮径部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の電磁継電器。
- 前記スプリング収納部は有底筒状に形成されたボス部であって、このボス部の底壁を前記巻胴部内に臨ませていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電磁継電器。
- 前記ボス部を含む前記エンドプレートの肉厚を均一化したことを特徴とする請求項3に記載の電磁継電器。
- 前記固定接点を2つ有し、
前記押圧スプリングは、バネ線材を螺旋状に形成したコイルスプリングであって、
前記押圧スプリングの外径に基づいて、2つの前記固定接点の間の距離を設定したことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の電磁継電器。
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