JP2013083177A - スタータ - Google Patents

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Abstract

【課題】ピニオン7を含む移動体の移動質量を小さくでき、且つ、ピニオン7を支持するピニオンチューブ6の傾きを抑制できる片持ち構造のスタータ1を提供する。
【解決手段】スタータ1は、モータ2の発生トルクがクラッチ4を介して伝達される出力軸5と、この出力軸5の外周にヘリカルスプライン嵌合するピニオンチューブ6と、ピニオンチューブ6の前端側の端部に設けられるピニオン摺動部6Bに組み付けられるピニオン7と、電磁石の吸引力によってシフトレバー8を駆動し、このシフトレバー8を介してピニオンチューブ6をピニオン7と一体に反モータ方向へ押し出す電磁スイッチ9等より構成される。このスタータ1は、エンジンの始動を行う際に、出力軸5およびクラッチ4が移動することはなく、出力軸5に対してピニオンチューブ6とピニオン7が一体に反モータ方向へ押し出される。
【選択図】図1

Description

本発明は、出力軸の外周にスプライン嵌合するピニオンチューブを有し、このピニオンチューブを出力軸に対し反モータ方向へ押し出して、ピニオンチューブの軸方向反モータ側の端部に支持されるピニオンをエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータに関する。
従来、片持ち構造と呼ばれるスタータが特許文献1に記載されている。
このスタータは、図5に示す様に、モータ(図示せず)に駆動される出力軸100と、この出力軸100の外周に軸受110を介して嵌合するピニオンチューブ120と、出力軸100の回転をピニオンチューブ120に伝達するローラ式の一方向クラッチ130と、ピニオンチューブ120の軸方向反モータ側(図示左側)の端部に直スプライン嵌合するピニオン140と、クラッチ130とピニオン140との間に配置される軸受150を介してピニオンチューブ120を支持するハウジング160等より構成され、図示しない電磁スイッチの作動により、出力軸100に対しピニオンチューブ120をクラッチ130と一体に反モータ方向(図示左方向)へ押し出して、ピニオン140をエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式である。
上記のスタータは、電磁スイッチの作動によってピニオンチューブ120を反モータ方向へ押し出す際に、ピニオンチューブ120と一体にクラッチ130が移動する構成であるため、移動体(ピニオンチューブ120、クラッチ130、ピニオン140)の移動質量が大きくなり、電磁スイッチを小型化する上で課題となっている。
これに対し、特許文献2に記載された片持ち構造のスタータがある。
このスタータは、図6に示す様に、クラッチ130のインナチューブ131に対してピニオン軸170がヘリカルスプライン嵌合によって軸方向へ移動可能に設けられ、そのピニオン軸170の軸方向反モータ側の端部にピニオン140が組み付けられている。この構成では、電磁スイッチの作動によってピニオン軸170を反モータ方向へ押し出す際に、クラッチ130が移動しないため、特許文献1のスタータと比較して、移動体(ピニオン軸170、ピニオン140)の移動質量を小さくできる。その結果、移動体を押し出すための吸引力を発生する電磁スイッチの小型化を図ることが可能である。
特開2006−177168号公報 特開2007−146759号公報
ところが、特許文献2に記載されたスタータは、インナチューブ131の内周に雌ヘリカルスプラインが形成され、この雌ヘリカルスプラインに噛み合う雄ヘリカルスプラインがピニオン軸170の外周に形成されている。この場合、インナチューブ131の径方向外側では、クラッチ130のアウタ132とローラ133との間、および、ローラ133とインナチューブ131との間にクリアランスが発生し、インナチューブ131の径方向内側では、ヘリカルスプラインで噛み合うインナチューブ131とピニオン軸170との間にクリアランスが発生する、つまり、インナチューブ131の径方向外側と内側とにそれぞれクリアランスが発生するため、ピニオン軸170の傾きが大きくなる。このため、ピニオン軸170を支持する軸受の摩耗、減速装置に使用される歯車の摩耗等が発生し、それらの摩耗によってスタータの寿命が短くなる恐れがある。
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、ピニオンチューブを押し出してピニオンをリングギヤに噛み合わせる際に、ピニオンを含む移動体の移動質量を小さくでき、且つ、ピニオンを支持するピニオンチューブの傾きを抑制できる片持ち構造のスタータを提供することにある。
(請求項1の発明)
本発明は、トルクを発生するモータと、このモータの回転軸と同一軸線上に配置され、且つ、外周面に雄スプラインが形成された出力軸と、モータの発生トルクを出力軸に伝達するクラッチと、内周面に雌スプラインが形成された円筒孔を有し、この円筒孔の内周に出力軸の軸方向反モータ側を挿入して雄スプラインと雌スプラインとが噛み合わされるピニオンチューブと、このピニオンチューブの軸方向反モータ側の端部に配設され、ピニオンチューブと一体に回転するピニオンと、電磁石の吸引力によりシフトレバーを駆動して、ピニオンチューブをピニオンと一体に出力軸に対して反モータ方向へ押し出す電磁ソレノイドとを備え、電磁ソレノイドの作動により、ピニオンチューブを出力軸に対し反モータ方向へ押し出して、ピニオンをエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータであって、クラッチは、モータの発生トルクが伝達されて回転するアウタと、このアウタの内周に相対回転可能に配置されるインナと、アウタとインナとの間に配設されてアウタからインナへ動力を伝達する一方、インナからアウタへの動力の伝達を遮断する動力断続部材とを有し、出力軸は、軸方向モータ側の端部がインナと一体に設けられていることを特徴とする。
本発明に係るスタータは、エンジンの始動を行う際に、電磁ソレノイドの作動によってシフトレバーが駆動され、このシフトレバーを介して、ピニオンチューブがピニオンと一体に出力軸に対して反モータ方向へ押し出される。また、出力軸の軸方向モータ側の端部がクラッチのインナと一体に設けられている。この構成によれば、電磁ソレノイドの作動によってピニオンチューブをピニオンと一体に反モータ方向へ押し出す際に、出力軸およびクラッチが移動しないため、特許文献1に記載されたスタータと比較して、ピニオンチューブとピニオンを含む移動体の移動質量を小さくできる。
また、出力軸の軸方向モータ側の端部がクラッチのインナと一体に設けられているので、クラッチに発生するクリアンラス(アウタと動力断続部材との間に生じるクリアランスおよび動力断続部材とインナとの間に生じるクリアランス)と、出力軸に形成される雄スプラインとピニオンチューブに形成される雌スプラインとの間に発生するクリアランスとが軸方向に重なることはない。言い換えると、クラッチに発生するクリアンラスと、スプライン部に発生するクリアランスとが軸方向に離れているので、特許文献2に記載されたスタータと比較して、ピニオンチューブの傾きを抑制できる。
(請求項2の発明)
請求項1に記載したスタータにおいて、円筒孔の内周に挿入される出力軸の軸方向反モータ側の端部と、円筒孔の軸方向底部との間に、出力軸に対してピニオンチューブを反モータ方向へ付勢するスプリングが配設されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、電磁ソレノイドの作動により、ピニオンチューブと一体に反モータ方向へ押し出されたピニオンがリングギヤの端面に当接した後、モータの回転によってピニオンがリングギヤと噛み合い可能な位置まで回転した時に、スプリングの反力によってピニオンチューブを出力軸に対して押し出すことができるので、ピニオンとリングギヤとの噛み合い性を向上できる。
また、請求項2に係るスプリングは、チューブ本体に形成される円筒孔の内側に配置される、つまり、ピニオンチューブの内部に配置されることで、耐環境性を確保できるので、スプリングの性能劣化を抑制できる。
(請求項3の発明)
請求項2に記載したスタータにおいて、出力軸の軸方向反モータ側の端部とスプリングの軸方向モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とする。 上記の構成によれば、出力軸とピニオンチューブとの相対回転に伴うスプリングの摩耗を抑制できる。
なお、ワッシャは、2枚以上使用しても良く、その場合、スプリングの摩耗抑制効果が高くなる。
(請求項4の発明)
請求項2または3に記載したスタータにおいて、円筒孔の軸方向底部とスプリングの軸方向反モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とする。
上記の構成によれば、出力軸とピニオンチューブとの相対回転に伴うスプリングの摩耗を抑制できる。
なお、ワッシャは、2枚以上使用しても良く、その場合、スプリングの摩耗抑制効果が高くなる。
(請求項5の発明)
請求項1〜4に記載した何れか一つのスタータにおいて、ピニオンは、ピニオンチューブと別体に設けられて、ピニオンチューブに対し軸方向に移動可能に組み付けられると共に、ピニオンチューブとの間に配設されるピニオンスプリングによってピニオンチューブの反モータ方向へ付勢され、ピニオンチューブには、ピニオンの軸方向反モータ側にピニオンの軸方向移動を規制するピニオンストッパが組み付けられていることを特徴とする。 上記の構成によれば、電磁ソレノイドの作動により、ピニオンチューブと一体に反モータ方向へ押し出されたピニオンがリングギヤの端面に当接した後、モータの回転によってピニオンがリングギヤと噛み合い可能な位置まで回転した時に、ピニオンスプリングの反力によってピニオンのみ押し出すことができるので、ピニオンとリングギヤとの噛み合い性を向上できる。
(請求項6の発明)
請求項5に記載したスタータにおいて、ピニオンチューブは、内周に円筒孔を形成するチューブ本体と、このチューブ本体より軸方向反モータ側に、チューブ本体より外径が小さく形成され、且つ、外周面に直スプライン歯が形成されたピニオン摺動部とを有し、ピニオンは、軸方向反モータ側の内周に開口して内周面に直スプライン溝が形成された摺動孔と、この摺動孔と連通して軸方向モータ側の内周に開口すると共に、摺動孔より内径が大きく形成された大径孔とを有し、この大径孔の内周を通って摺動孔の内周にピニオン摺動部を挿入し、直スプライン歯と直スプライン溝とが噛み合ってピニオン摺動部に対し軸方向に移動可能に組み付けられ、ピニオンスプリングは、ピニオンチューブのチューブ本体とピニオン摺動部との間に形成される径方向の段差面と、ピニオンの大径孔と摺動孔との間に形成される径方向の段差面との間に配設されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ピニオン摺動部の外周面に形成された直スプライン歯と、ピニオンの摺動孔の内周面に形成された直スプライン溝とが噛み合う簡素な構成によって、ピニオン摺動部に対しピニオンを軸方向に移動可能に組み付けることができる。
また、ピニオンの軸方向モータ側の内周に大径孔を形成することで、この大径孔とピニオン摺動部の外周面との間に生じる空間にピニオンスプリングを配設できる。ピニオンスプリングの一端(軸方向モータ側の端部)は、ピニオンチューブの外周に形成される径方向の段差面に支持され、ピニオンスプリングの他端(軸方向反モータ側の端部)は、ピニオンの内周に形成される径方向の段差面に支持される。
実施例1に係るスタータの一部断面を含む全体図である。 (a)スタータ停止時のピニオンチューブ及びピニオンの位置を示す断面図、(b)スタータ駆動時のピニオンチューブ及びピニオンの位置を示す断面図である。 ピニオンチューブの内部にスプリングとワッシャを配置した実施例2に係る断面図である。 ピニオンをピニオン摺動部の外周にヘリカルスプライン嵌合した実施例3に係る断面図である。 従来技術(特許文献1)に係るスタータの要部断面図である。 従来技術(特許文献2)に係るスタータの要部断面図である。
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
(実施例1)
スタータ1は、図1に示す様に、トルクを発生するモータ2と、このモータ2の回転を減速する減速装置3と、この減速装置3の出力側にクラッチ4を介して連結される出力軸5と、この出力軸5の外周にスプライン嵌合するピニオンチューブ6と、このピニオンチューブ6の軸方向反モータ側(図示左側)の端部に組み付けられ、ピニオンチューブ6と一体に回転するピニオン7と、電磁石の吸引力によってシフトレバー8を駆動して、ピニオンチューブ6をピニオン7と一体に出力軸5に対して反モータ方向(図示左方向)へ押し出す働きを有すると共に、後述するメイン接点を開閉してモータ2の通電電流を断続する電磁スイッチ9等より構成される。なお、以下の説明では、軸方向反モータ側を前端側、軸方向モータ側(図示右側)を後端側と定義する。
モータ2は、例えば、フレームを兼ねるヨーク2aの内周に複数の永久磁石または界磁コイルを配置して構成される界磁と、この界磁の内周に回転自在に配置される電機子軸2bを有し、この電機子軸2bの外周に整流子(図示せず)を備える電機子と、この電機子の回転に伴って整流子の外周上を摺動するブラシ(図示せず)等を有する直流整流子モータであり、電磁スイッチ9の作動によりメイン接点が閉成して電機子に通電されると、界磁との相互作用により電機子にトルクを発生する。
減速装置3は、図2(a)に示す様に、電機子軸2bの反整流子側(図示左側)に形成される太陽歯車3aと、この太陽歯車3aと同心に配置されるリング状の内歯車3bと、太陽歯車3aと内歯車3bとに噛み合う複数(例えば3個)の遊星歯車3cとで構成され、太陽歯車3aの回転に伴って、遊星歯車3cが自転運動と公転運動を行う周知の遊星歯車減速機である。
クラッチ4は、図2に示す様に、減速装置3の遊星歯車3cを回転自在に支持する歯車軸3dと一体に設けられ、内周面にくさび状のカム空間(図示せず)を形成するアウタ4aと、このアウタ4aの内周に相対回転可能に配置されるインナ4bと、アウタ4aとインナ4bとの間でアウタ4aのカム空間に配設されるローラ4cと、カム空間の狭小方向へローラ4cを付勢するスプリング(図示せず)等より構成される。このクラッチは、ローラ4cを介してアウタ4aからインナ4bへ回転トルクを伝達する一方、インナ4bからアウタ4aへのトルク伝達をローラ4cが空転することで遮断する一方向クラッチとして構成されている。
出力軸5は、図1に示す様に、モータ2の電機子軸2bと同一軸線上に配置されて、後端側の端部がクラッチ4のインナ4bと一体に設けられ、外周面が軸受10を介してセンタケース11に回転自在に支持されている。なお、図1に示す軸受10は、すべり軸受(平軸受)を図示しているが、すべり軸受に限定するものではなく、例えば、ボールベアリング、ニードルベアリング等を使用することもできる。
軸受10の後端側には、軸受10とインナ4bとの相対回転による摩耗を抑制するワッシャ12が配設されている。
出力軸5には、図2に示す様に、軸受10に支持される外周面より前端側の外周面に雄ヘリカルスプライン5aが形成され、さらに、雄ヘリカルスプライン5aより前端側には、ピニオンチューブ6の最大前進位置を規制する前進ストッパ5bが形成されている。
また、出力軸5の軸受10に支持される外周面と雄ヘリカルスプライン5aとの間には、全周に周溝5cが凹設され、この周溝5cにピニオンチューブ6の停止位置を規制するストッパ部材13が取り付けられている。
ストッパ部材13は、例えば、Eクリップであり、このEクリップを周溝5cの外周に嵌め込んで使用される。なお、Eクリップは、複数枚重ねて使用することもできる。また、Eクリップの外周には、出力軸5の回転時に生じる遠心力によってEクリップが周溝5cから外れないように、カバー14を被せても良い。
ピニオンチューブ6は、図2(a)に示す様に、内周面に雌ヘリカルスプライン6aが形成された円筒孔6bを有するチューブ本体6Aと、このチューブ本体6Aより前端側に設けられて、チューブ本体6Aより外径が小さく形成され、且つ、外周面に直スプライン歯6cが軸方向に沿って形成されたピニオン摺動部6Bとを有する。
このピニオンチューブ6は、チューブ本体6Aの外周面が軸受15を介してハウジング16に回転自在および軸方向に摺動自在に支持されると共に、円筒孔6bの内周に出力軸5が挿入されて、雄ヘリカルスプライン5aと雌ヘリカルスプライン6aとが噛み合うことにより、出力軸5に対し相対回転可能に、且つ、軸方向へ移動可能に組み付けられている。上述したピニオンチューブ6の最大前進位置は、雌ヘリカルスプライン6aの前端面が前進ストッパ5bの後端面に当接することで規制される。なお、図1、図2では、軸受15にボールベアリングを使用しているが、ボールベアリングに限定するものではなく、例えば、ニードルベアリング、すべり軸受(平軸受)等を使用することもできる。
チューブ本体6Aの円筒孔6bは、軸方向の略中央部より前端側と後端側とで内径が異なり、後端側の方が前端側より内径が大きく形成され、その後端側の内周面に雌ヘリカルスプライン6aが形成されている。なお、円筒孔6bの後端側の内径は、雌ヘリカルスプライン6aの歯底径と略同一寸法に形成されている。
また、円筒孔6bの前端側では、円筒孔6bの内周面と出力軸5の外周面との間に生じる径方向のクリアランスが、雄ヘリカルスプライン5aと雌ヘリカルスプライン6aとの間に生じる径方向のクリアランスより小さく設定されて、円筒孔6bの内周面と出力軸5の外周面とが互いに摺動面を形成している。
さらに、上記の摺動面を形成する円筒孔6bの内周面または出力軸5の外周面には、図2(a)に示すスタータ停止時から図2(b)に示すスタータ駆動時まで、出力軸5の先端面(前端側の端面)と円筒孔6bの軸方向底部との間に形成される空間Sと、円筒孔6bの後端側とを連通する連通溝17が軸方向に沿って形成されている。
なお、「スタータ駆動時」とは、ピニオン7がエンジンのリングギヤG(図1参照)に噛み合って、モータ2の発生トルクをピニオン7からリングギヤGに伝達してエンジンをクランキングしている状態を言う。
チューブ本体6Aの外周には、外部からの異物の侵入を防止するシール部材18が軸受15の前端側に配設されている。このシール部材18は、例えば、ゴム製のオイルシールであり、チューブ本体6Aの外周面にリップ部が摺接した状態でハウジング16に保持されている。
チューブ本体6Aの後端側には、電磁スイッチ9の作動によりシフトレバー8を介して受ける反モータ方向への押し出し力をピニオンチューブ6に伝達する押出力伝達手段が取付けられている。この押出力伝達手段は、図2(a)に示す様に、チューブ本体6Aの外周に相対回転自在に嵌合する樹脂製のリング状カラー19と、このカラー19と一体に樹脂成形されてシフトレバー8の端部に係合するレバー係合部20(図1参照)と、カラー19の軸方向ピニオン側(前端側)への移動を規制するピニオン側規制部21と、カラー19の軸方向反ピニオン側(後端側)への移動を規制するモータ側規制部22とで構成される。
ピニオン側規制部21は、ピニオンチューブ6と一体に設けられ、ピニオンチューブ6の全周に鍔状に突設されている。モータ側規制部22は、周方向に連続した環状体(例えばワッシャ)によってピニオンチューブ6と別体に設けられ、ピニオンチューブ6の外周に圧入等によって固定される。なお、ピニオン側規制部21は、モータ側規制部22と同様に、周方向に連続した環状体(例えばワッシャ)によってピニオンチューブ6と別体に設けて、ピニオンチューブ6の外周に圧入等によって固定することもできる。
ピニオン7は、ピニオンチューブ6と別体に設けられて、ピニオン摺動部6Bに対し軸方向に移動可能に組み付けられ、且つ、ピニオンスプリング23によってピニオン摺動部6Bの反モータ方向へ付勢され、ピニオン摺動部6Bの前端側の端部に取り付けられたピニオンストッパ24によって反モータ方向への移動が規制されている。
また、ピニオン7は、図2(a)に示す様に、前端側の内周に開口して内周面に直スプライン溝7aが軸方向に沿って形成された摺動孔7bと、この摺動孔7bに連通して後端側の内周に開口すると共に、摺動孔7bより内径が大きく形成された大径孔7cとを有している。
このピニオン7は、大径孔7cの内周を通って摺動孔7bの内周にピニオン摺動部6Bが挿入され、直スプライン歯6cと直スプライン溝7aとが噛み合うことで、ピニオン摺動部6Bに対し軸方向に移動可能に組み付けられている。また、ピニオン7は、大径孔7cの後端側端部の内周にチューブ本体6Aの前端側端部の外周が嵌合している。
ピニオンスプリング23は、ピニオンチューブ6のチューブ本体6Aとピニオン摺動部6Bとの間に形成される径方向の段差面と、ピニオン7の大径孔7cと摺動孔7bとの間に形成される径方向の段差面との間に配設されている。
電磁スイッチ9は、図1に示す様に、電磁石の吸引力によってプランジャ25を駆動するソレノイドSLと、内部にメイン接点を配置する樹脂カバー26とを有し、この樹脂カバー26がソレノイドSLの磁気回路を兼ねるフレームの開口端部にかしめ固定されている。ソレノイドSLは、通電によって電磁石を形成する励磁コイル27と、この励磁コイル27の内周を軸方向に移動可能に配置される上記プランジャ25と、励磁コイル27への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅した時にプランジャ25を押し戻すためのリターンスプリング28と、ピニオン7をエンジンのリングギヤGに噛み合わせるための反力を蓄えるドライブスプリング29と、このドライブスプリング29を介してプランジャ25の動きをシフトレバー8に伝達するジョイント30等より構成される。
メイン接点は、樹脂カバー26に固定される2本の端子ボルト31、32を介してモータ2の電源ラインに接続される一組の固定接点(図示せず)と、プランジャ25の動きに連動して一組の固定接点間を電気的に断続する可動接点(図示せず)とで構成される。
このメイン接点は、プランジャ25が電磁石に吸引されて図1の右方向へ移動する時に、可動接点が一組の固定接点に当接して両固接点間を導通することで閉成し、電磁石の吸引力が消滅してプランジャ25がリターンスプリング28によって押し戻される時に、可動接点が一組の固定接点から離れて両固接点間の導通を遮断することで開成する。
シフトレバー8は、ハウジング16に回動自在に支持されるレバー支点部8aを有し、このレバー支点部8aより一端側のレバー端部が電磁スイッチ9のジョイント30に連結され、レバー支点部8aより他端側のレバー端部が前述のレバー係合部20に係合している。
次に、スタータ1の作動を説明する。
ユーザにより始動スイッチ(図示せず)が閉操作されると、バッテリより電磁スイッチ9の励磁コイル27に通電されて電磁石が形成され、その電磁石に吸引されてプランジャ25が移動する。このプランジャ25の動きがシフトレバー8を介してピニオンチューブ6に伝達されることで、ピニオンチューブ6がピニオン7と一体に反モータ方向へ押し出される。この時、ピニオン7がリングギヤGに噛み合わず、ピニオン7の端面がリングギヤGの端面に当接すると、ピニオン7の移動は停止し、ピニオンスプリング23を押し縮めながらピニオンチューブ6のみ押し出される。
この後、ドライブスプリング29に反力を蓄えながらプランジャ25が更に移動してメイン接点が閉じると、バッテリより電力の供給を受けてモータ2にトルクが発生する。モータ2の発生トルクは、減速装置3で増幅された後、クラッチ4を介して出力軸5に伝達され、さらに、出力軸5からピニオンチューブ6に伝達されることで、ピニオンチューブ6が回転する。ピニオンチューブ6の回転により、ピニオン7がリングギヤGと噛み合い可能な位置まで回転すると、ドライブスプリング29に蓄えられた反力と、モータ2の発生トルクがヘリカルスプライン5a、6aにより変換されて発生する軸方向の推力(前進力)とでピニオンチューブ6が押し出され、さらに、ピニオンスプリング23の反力でピニオン7が押し出されることで、ピニオン7とリングギヤGとの噛み合いが成立する。これにより、モータ2の発生トルクがピニオン7からリングギヤGに伝達されて、エンジンをクランキングする。
クランキングからエンジンが完爆した後、ユーザにより始動スイッチが開操作されると、励磁コイル27への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅するため、リターンスプリング28の反力でプランジャ25が押し戻される。その結果、メイン接点が開いてバッテリからモータ2への通電が停止され、電機子の回転が次第に減速して停止する。
また、プランジャ25が押し戻されると、エンジン始動時と反対方向にシフトレバー8が揺動してピニオンチューブ6がモータ方向へ戻されることにより、ピニオン7がリングギヤGから離脱して、図2(a)に示すスタータ停止位置までピニオンチューブ6と一体に後退する。
(実施例1の作用および効果)
実施例1に示すスタータ1は、軸受15を介してハウジング16に支持されるピニオンチューブ6の前端側の端部にピニオン摺動部6Bが設けられ、このピニオン摺動部6Bの外周にピニオン7が直スプライン嵌合して組み付けられている。言い換えると、ピニオン7より前端側にピニオンチューブ6を支持する軸受を持たない片持ち構造のスタータ1である。このスタータ1において、ピニオンチューブ6は、出力軸5の外周にヘリカルスプライン嵌合によって組み付けられ、エンジンの始動を行う際に、電磁スイッチ9の作動によって、出力軸5に対し反モータ方向へ押し出される。また、出力軸5は、後端側の端部がクラッチ4のインナ4bと一体に設けられている。この構成によれば、エンジンの始動を行う際に、出力軸5およびクラッチ4が移動することはない。
また、ピニオンチューブ6は、出力軸5の外周にヘリカルスプライン嵌合して、出力軸5に対し軸方向に移動可能に組み付けられるため、チューブ本体6Aが中空状に形成される。これにより、ピニオンチューブ6の軽量化を図ることができる。
これに対し、図6に示す特許文献2のスタータに用いられるピニオン軸170は、インナチューブ131の内周にヘリカルスプライン嵌合して組み付けられるため、ピニオン軸170を中空状に形成すると、ピニオン軸170の剛性が不足する恐れがある。すなわち、ピニオン軸170を中空状に形成しても、ピニオン軸170を内周側から支える部品が存在しないため、ピニオン軸170を軽量化するために中空状に形成することは困難である。
上記の結果、本実施例のスタータ1は、ピニオンチューブ6とピニオン7を含む移動体の移動質量を小さくできるので、シフトレバー8を介して移動体を押し出すための吸引力を発生する電磁スイッチ9の小型化を図ることができる。
さらに、本実施例のスタータ1は、クラッチ4のインナ4bと出力軸5とがヘリカルスプラインによって噛み合う構造ではなく、出力軸5の後端側の端部がクラッチ4のインナ4bと一体に設けられている。この場合、クラッチ4に発生するクリアンラス(アウタ4aとローラ4cとの間に生じるクリアランスおよびローラ4cとインナ4bとの間に生じるクリアランス)と、出力軸5に形成される雄ヘリカルスプライン5aとピニオンチューブ6に形成される雌ヘリカルスプライン6aとの間に発生するクリアランスとが軸方向に重なることはない。言い換えると、クラッチ4に発生するクリアンラスと、スプライン部に発生するクリアランスとが軸方向に離れているので、ピニオンチューブ6の傾きを抑制できる。その結果、ピニオンチューブ6を支持する軸受10、軸受15、および、減速装置3を構成する各歯車3a、3b、3cの摩耗を抑制できるため、スタータ1の寿命向上に寄与できる。
また、ピニオン7は、ピニオンチューブ6と別体に設けられて、ピニオン摺動部6Bに対し軸方向へ移動可能に組み付けられ、且つ、ピニオンスプリング23によって前端側へ付勢されている。この構成によれば、電磁スイッチ9の作動により、ピニオンチューブ6と一体に反モータ方向へ押し出されたピニオン7がリングギヤGの端面に当接した後、モータ2の回転によってピニオン7がリングギヤGと噛み合い可能な位置まで回転した時に、ピニオンスプリング23の反力によってピニオン7のみ押し出すことができるので、ピニオン7とリングギヤGとの噛み合い性を向上できる。
また、ピニオン7の後端側の内周に大径孔7cを形成することで、この大径孔7cとピニオン摺動部6Bの外周面との間に生じる空間にピニオンスプリング23を配設でき、且つ、大径孔7cの後端側端部の内周にチューブ本体6Aの前端側端部の外周が嵌合しているので、ピニオンスプリング23が直接外部に露出することはない。これにより、ピニオンスプリング23の耐環境性を確保でき、性能劣化を抑制できる。
さらに、ピニオンチューブ6と出力軸5は、互いに摺動面を形成する円筒孔6bの内周面または出力軸5の外周面に連通溝17が形成されている。この連通溝17は、ピニオンチューブ6の内部に形成される空間Sと円筒孔6bの後端側とを連通しているので、出力軸5に対してピニオンチューブ6が軸方向に移動する際に、ピニオンチューブ6に掛かる負荷を小さくできる。すなわち、上記の空間Sが略密閉されている仮定した場合に、スタータ停止時からピニオンチューブ6が押し出されると、空間Sの容積が大きくなり、空間Sの空気が膨張して内部圧力が低下する。
一方、スタータ駆動時からピニオンチューブ6がモータ方向へ戻されると、空間Sの容積が小さくなり、空間Sの空気が圧縮されて内部圧力が増大する。この内部圧力の変化は、ピニオンチューブ6が軸方向に移動する際に負荷として作用する。これに対し、空間Sと円筒孔6bの後端側とを連通する連通溝17を形成することで、ピニオンチューブ6が軸方向に移動した時に、空間Sと円筒孔6bの後端側との間で空気が連通溝17を通じて容易に移動できるため、ピニオンチューブ6に掛かる負荷が小さくなる。その結果、ピニオンチューブ6をよりスムーズに移動させることができる。
(実施例2)
この実施例2に示すスタータ1は、図3に示す様に、出力軸5の先端面と円筒孔6bの軸方向底部との間に形成される空間Sにコイルスプリング33を配設した一例である。
このコイルスプリング33は、一端が出力軸5の先端部(前端側の端部)に支持され、他端が円筒孔6bの軸方向底部に支持されて、出力軸5に対しピニオンチューブ6を反モータ方向(図示左方向)へ付勢している。このコイルスプリング33を設けることにより、電磁スイッチ9の作動によって、ピニオンチューブ6と一体に反モータ方向へ押し出されたピニオン7がリングギヤGの端面に当接した後、モータ2の回転によってリングギヤGと噛み合い可能な位置まで回転した時に、コイルスプリング33の反力によってピニオンチューブ6を出力軸5に対して押し出すことができるので、ピニオン7とリングギヤGとの噛み合い性を向上できる。
また、コイルスプリング33は、ピニオンチューブ6の内部に配置されるので、耐環境性が確保されて、性能劣化を抑制できる。なお、図3には、実施例1に記載したピニオンスプリング23が示されているが、ピニオンスプリング23を廃止することも出来る。
さらに、図3に示す様に、コイルスプリング33の一端側と出力軸5との間、および、コイルスプリング33の他端側と円筒孔6bの軸方向底部との間にワッシャ34を配置しても良い。このワッシャ34を使用することにより、出力軸5とピニオンチューブ6との相対回転に伴うコイルスプリング33の摩耗を抑制できる効果が生じる。ワッシャ34を複数枚重ねて使用すれば、コイルスプリング33の摩耗を抑制できる効果が向上する。
なお、ワッシャ34は、必ずしも、コイルスプリング33の一端側と他端側の両方に配置する必要はなく、コイルスプリング33の一端側と他端側のどちらか一方だけに配置することも出来る。
(実施例3)
実施例1では、ピニオン摺動部6Bの外周にピニオン7を直スプライン嵌合によって組み付ける一例を記載したが、この実施例3では、図4に示す様に、ピニオン摺動部6Bの外周にピニオン7をヘリカルスプライン嵌合によって組み付けている。つまり、ピニオン摺動部6Bの外周面には、実施例1に記載した直スプライン歯6cに替えて雄ヘリカルスプライン6dが形成され、ピニオン7の摺動孔7bの内周面は、実施例1に記載した直スプライン溝7aに替えて雌ヘリカルスプライン7dが形成され、雄ヘリカルスプライン6dと雌ヘリカルスプライン7dとが噛み合っている。
この実施例3に示す構成では、エンジンの始動を行う際に、電磁スイッチ9の作動によって、ピニオンチューブ6と一体に反モータ方向へ押し出されたピニオン7がリングギヤGの端面に当接した後、モータ2の回転によってリングギヤGと噛み合い可能な位置まで回転した時に、モータ2の発生トルクがヘリカルスプライン6d、7dにより変換されて発生する軸方向の推力(前進力)によってピニオン7を押し出すことができるので、実施例1に記載したスタータと比較して、ピニオン7とリングギヤGとの噛み合い性を更に向上できる。
(変形例)
実施例1に記載したクラッチ4は、本発明の動力断続部材としてローラ4cを使用するローラ式クラッチの一例を記載したが、ローラ4cに替えてスプラグを動力断続部材として用いるスプラグ式クラッチ、あるいは、動力断続部材にカムを用いるカム式クラッチ等でも良い。
本発明のスタータに使用されるモータは、実施例1に記載した直流整流子モータ2に限定されるものではなく、例えば、交流モータを使用することも出来る。
実施例1では、ピニオン7がピニオンチューブ6と別体に設けられ、ピニオン摺動部6Bの外周に直スプライン嵌合する構成を記載したが、ピニオン7とピニオンチューブ6とを一体に設けることも出来る。
実施例1に記載した電磁スイッチ9は、電磁石によって吸引されたプランジャ25が移動することで、シフトレバー8を駆動すると共に、メイン接点を閉成する構成であるが、シフトレバー8を駆動してピニオンチューブ6を反モータ方向へ押し出す働きと、メイン接点を開閉する働きとを別々のソレノイドで行う構成でも良い。すなわち、シフトレバー8を駆動してピニオンチューブ6を反モータ方向へ押し出すためのピニオン押し出し用ソレノイド(本発明に係る電磁ソレノイド)と、メイン接点を開閉してモータ2の通電電流を断続するモータ通電用ソレノイドとを備えるタンデム構造の電磁スイッチとすることも出来る。
さらに、ピニオン押し出し用ソレノイドとモータ通電用ソレノイドは、両者を共通のフレームに収容して一つの電磁スイッチとして構成することもできるが、両ソレノイドをそれぞれ専用のフレームに収容して独立した構成とすることもできる。
このタンデム構造の電磁スイッチは、ピニオン押し出し用ソレノイドとモータ通電用ソレノイドの作動をECUによって独立に制御することが可能であり、近年、車両への搭載が進んでいるアイドリングストップに対して好適に採用することが出来る。なお、アイドリングストップとは、例えば、交差点での赤信号や渋滞等により車両が一時停止した際に、エンジンへの燃料噴射を停止してエンジンを自動的に停止させるシステムである。
1 スタータ
2 モータ
2b 電機子軸(モータの回転軸)
4 クラッチ
4a アウタ
4b インナ
4c ローラ(動力断続部材)
5 出力軸
5a 雄ヘリカルスプライン(雄スプライン)
6 ピニオンチューブ
6A チューブ本体
6B ピニオン摺動部
6a 雌ヘリカルスプライン(雌スプライン)
6b チューブ本体に形成される円筒孔
6c 直スプライン歯
7 ピニオン
7a 直スプライン溝
7b ピニオンの摺動孔
7c ピニオンの大径孔
8 シフトレバー
9 電磁スイッチ
23 ピニオンスプリング
24 ピニオンストッパ
33 コイルスプリング
34 ワッシャ
G リングギヤ
SL ソレノイド(電磁ソレノイド)

Claims (6)

  1. トルクを発生するモータと、
    このモータの回転軸と同一軸線上に配置され、且つ、外周面に雄スプラインが形成された出力軸と、
    前記モータの発生トルクを前記出力軸に伝達するクラッチと、
    内周面に雌スプラインが形成された円筒孔を有し、この円筒孔の内周に前記出力軸の軸方向反モータ側を挿入して前記雄スプラインと前記雌スプラインとが噛み合わされるピニオンチューブと、
    このピニオンチューブの軸方向反モータ側の端部に配設され、前記ピニオンチューブと一体に回転するピニオンと、
    電磁石の吸引力によりシフトレバーを駆動して、前記ピニオンチューブを前記ピニオンと一体に前記出力軸に対して反モータ方向へ押し出す電磁ソレノイドとを備え、
    前記電磁ソレノイドの作動により、前記ピニオンチューブを前記出力軸に対し反モータ方向へ押し出して、前記ピニオンをエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータであって、
    前記クラッチは、前記モータの発生トルクが伝達されて回転するアウタと、このアウタの内周に相対回転可能に配置されるインナと、前記アウタと前記インナとの間に配設されて前記アウタから前記インナへ動力を伝達する一方、前記インナから前記アウタへの動力の伝達を遮断する動力断続部材とを有し、
    前記出力軸は、軸方向モータ側の端部が前記インナと一体に設けられていることを特徴とするスタータ。
  2. 請求項1に記載したスタータにおいて、
    前記円筒孔の内周に挿入される前記出力軸の軸方向反モータ側の端部と、前記円筒孔の軸方向底部との間に、前記出力軸に対して前記ピニオンチューブを反モータ方向へ付勢するスプリングが配設されていることを特徴とするスタータ。
  3. 請求項2に記載したスタータにおいて、
    前記出力軸の軸方向反モータ側の端部と前記スプリングの軸方向モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とするスタータ。
  4. 請求項2または3に記載したスタータにおいて、
    前記円筒孔の軸方向底部と前記スプリングの軸方向反モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とするスタータ。
  5. 請求項1〜4に記載した何れか一つのスタータにおいて、
    前記ピニオンは、前記ピニオンチューブと別体に設けられて、前記ピニオンチューブに対し軸方向に移動可能に組み付けられると共に、前記ピニオンチューブとの間に配設されるピニオンスプリングによって前記ピニオンチューブの反モータ方向へ付勢され、
    前記ピニオンチューブには、前記ピニオンの軸方向反モータ側に前記ピニオンの軸方向移動を規制するピニオンストッパが組み付けられていることを特徴とするスタータ。
  6. 請求項5に記載したスタータにおいて、
    前記ピニオンチューブは、内周に前記円筒孔を形成するチューブ本体と、このチューブ本体より軸方向反モータ側に、前記チューブ本体より外径が小さく形成され、且つ、外周面に直スプライン歯が形成されたピニオン摺動部とを有し、
    前記ピニオンは、軸方向反モータ側の内周に開口して内周面に直スプライン溝が形成された摺動孔と、この摺動孔と連通して軸方向モータ側の内周に開口すると共に、前記摺動孔より内径が大きく形成された大径孔とを有し、この大径孔の内周を通って前記摺動孔の内周に前記ピニオン摺動部を挿入し、前記直スプライン歯と前記直スプライン溝とが噛み合って前記ピニオン摺動部に対し軸方向に移動可能に組み付けられ、
    前記ピニオンスプリングは、前記ピニオンチューブの前記チューブ本体と前記ピニオン摺動部との間に形成される径方向の段差面と、前記ピニオンの前記大径孔と前記摺動孔との間に形成される径方向の段差面との間に配設されていることを特徴とするスタータ。
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