KR100394590B1 - 차량 기동장치의 동력전달기구 - Google Patents

차량 기동장치의 동력전달기구 Download PDF

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KR100394590B1 KR10-2000-0026480A KR20000026480A KR100394590B1 KR 100394590 B1 KR100394590 B1 KR 100394590B1 KR 20000026480 A KR20000026480 A KR 20000026480A KR 100394590 B1 KR100394590 B1 KR 100394590B1
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Abstract

본 발명은 차량 기동장치의 동력전달기구에 관한 것으로서, 모터의 구동은 피니언 기어와 링 기어 간의 완전한 치합 후 개시하도록 하는 제어방식을 채용하는 한편, 클러치 및 피니언 기어의 조합 구조를 기존의 일체형에서 분리형으로 개선하여 클러치와 피니언 기어의 각각의 독자적인 나선운동을 이용한 연계동작을 통해 피니언 기어와 링 기어의 치합이 부드럽게 이루어지도록 함으로써, 피니언 기어 및 링 기어의 손상을 방지하고 치합 불량 현상도 완전히 배제하여 차량의 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 차량 기동장치의 동력전달기구를 제공하고자 한 것이다.

Description

차량 기동장치의 동력전달기구{Drive mechanism of starting system for automobile}
본 발명은 차량 기동장치의 동력전달기구에 관한 것으로서, 특히 클러치 및 피니언 기어의 조합 구조를 기존의 일체형에서 분리형으로 개선하고, 피니언 기어와 링 기어 간의 치합 후 모터의 구동이 이루어지도록 한 제어방식을 채용함으로써, 링 기어 뿐만 아니라 피니언 기어의 손상을 방지하고 치합 불량 현상을 완전히 배제할 수 있도록 한 차량 기동장치의 동력전달기구에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진은 자기 기동을 하지 못하기 때문에 외력으로 크랭크 축을 소정의 속도 이상으로 회전시켜야 하며, 이와 같이 기동에 사용되는 일련의 장치를 기동장치라 한다.
차량 기동장치는 크게 전동기와 동력전달기구로 구성되어 있으며, 이때의 동력전달기구는 전동기에 발생한 회전력을 엔진의 플라이 휠에 전달하여 엔진을 회전시키는 역할을 한다.
첨부한 도 1은 종래의 동력전달기구를 보여주고 있다.
상기 동력전달기구는 솔레노이드측 시프트 레버(10) 및 플런저(11)와, 모터의 축에 스프라인 결합되는 일방향 클러치(12) 및 피니언 기어(13)로 구성되며, 상기 시프트 레버(10) 및 플런저(11)의 동작에 의해 클러치(12) 및 피니언 기어(13)가 축방향을 따라 앞쪽으로 이동되면서 링 기어(14)와 물리게 된다.
엔진이 기동되어 피니언 기어(13)가 링 기어(14)에 의해 회전되면, 이때의 회전력에 의해 피니언 기어(13)가 뒷쪽으로 이동되면서 링 기어(14)와 피니언 기어(13)의 물림이 풀어지게 된다.
여기서, 미설명 부호 15는 스프링을 나타낸다.
그러나, 이와 같은 종래의 동력전달기구에서는 피니언 기어의 회전방향 속도가 축방향 속도보다 훨씬 빠른 상태에서 치합이 이루어지는 관계로 초기의 치합 깊이가 작게 되고, 이로 인해 접촉면적이 좁게 되므로 링 기어의 찍힘현상이 발생되면서 치합이 원활히 이루어지지 않게 되며, 이러한 찍힘현상의 한번 발생하게 되면 링 기어의 찍힌 부분 때문에 치합 불량율은 급격히 상승되어 시동 불능상태가 빈번하게 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 모터의 구동은 피니언 기어와 링 기어 간의 완전한 치합 후 개시하도록 하는 제어방식을 채용하는 한편, 클러치 및 피니언 기어의 조합 구조를 기존의 일체형에서 분리형으로 개선하여 클러치와 피니언 기어의 각각의 독자적인 나선운동을 이용한 연계동작을 통해 피니언 기어와 링 기어의 치합이 부드럽게 이루어지도록 함으로써, 피니언 기어 및 링 기어의 손상을 방지하고 치합 불량 현상도 완전히 배제하여 차량의 시동성을 향상시킬 수 있도록 한 차량 기동장치의 동력전달기구를 제공하는데 그 안출의 목적이 있는 것이다.
도 1은 종래의 동력전달기구를 나타내는 개략도
도 2는 본 발명에 따른 동력전달기구를 나타내는 개략도
도 3a,3b,3c는 본 발명에 따른 동력전달기구의 동작상태를 나타내는 개략도도 4a,4b,4c는 본 발명에 따른 동력전달기구의 동작과 관련한 모터의 작동상태를 나타내는 개략도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 시프트 레버 11 : 플런저
12 : 클러치 13 : 피니언 기어
14 : 링 기어 15 : 스프링
16 : 스프링 플레이트
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 솔레노이드측 시프트 레버(10) 및 플런저(11)와, 모터의 축에 스프라인 결합되는 클러치(12) 및 피니언 기어(13)를 포함하는 차량 기동장치의 동력전달기구에 있어서, 상기 클러치(12)와 피니언 기어(13)는 스프링(15)을 사이에 두고 각각 앞뒤로 배치되고 상기 시프트 레버(10) 및 플런저(11)의 동작에 의해 각각 나선 운동을 하면서 전진되어 링 기어(14)에 치합될 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 클러치(12) 및 피니언 기어(13)가 나선 운동을 통해 전진하는 동안 모터는 구동되지 않도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피니언 기어(13)는 링 기어(14)의 치면에 접촉되는 동시에 제자리 회전을 하게 되고, 뒷쪽 클러치(12)의 나선 운동에 의한 스프링 플레이트(16)의 이동력을 받아 축방향으로 직선 이동되면서 링 기어(14)에 치합되도록 된 것을 특징으로 한다.
이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 동력전달기구의 구성을 보여주고 있다.
본 발명의 동력전달기구는 솔레노이드측으로부터 힘을 받아 동작되는 시프트 레버(10) 및 플런저(11)와, 모터의 축에 스프라인 결합되어 전후 슬라이드 가능한 클러치(12) 및 피니언 기어(13) 등을 포함하는 동력전달기구에서, 상기 클러치(12)와 피니언 기어(13)를 스프링 플레이트(16) 및 스프링(15)을 사이에 두고 각각 앞뒤로 배치하여 각각 독자적으로 이동 및 회전이 가능하도록 구성하고, 상기 시프트 레버(10) 및 플런저(11)가 동작하면 클러치(12) 및 피니언 기어(13)가 앞쪽으로 밀려나면서 자연스럽게 피니언 기어(13)와 링 기어(14)가 치합될 수 있도록 구성한 것이다.
이때의 클러치(12)와 피니언 기어(13)는 모터의 축이 고정되어 있는 상태에서 시프트 레버(10) 및 플런저(11)에 의해 앞쪽으로 밀려나게 되므로 스플라인 결합의 특성상 나선 운동을 하면서 앞쪽으로 이동될 수 있게 된다.
본 발명의 동력전달기구에서는 솔레노이드에 전원이 공급되어 시프트 레버(10) 및 플런저(11)가 동작되고, 계속해서 클러치(12) 및 피니언 기어(13)가 앞쪽으로 이동되면서 링 기어(14)와 치합되는 과정이 진행되고 있는 상태에서는 모터의 구동이 이루어지지 않도록 하는 회로구성을 채용함으로써, 클러치(12) 및 피니언 기어(13)에는 어떠한 회전력도 가해지지 않게 되고, 이에 따라 시프트 레버(10)와 플런저(11)의 동작으로 클러치(12) 및 피니언 기어(13)를 앞쪽으로 밀어주게 되면, 이때의 클러치(12)와 피니언 기어(13)는 나선 운동을 하면서 앞쪽으로 이동될 수 있게 된다.
또한, 피니언 기어(13)를 탄력적으로 지지하는 스프링(15)의 K값을 증대시켜서 스프링(15)의 완전 압축을 유도함으로써, 피니언 기어(13)가 링 기어(14)와의 접촉 간섭 후 간섭이 해제되는 순간 스프링(15)의 탄발력을 충분히 받아서 링 기어(14)와 용이하게 치합될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 피니언 기어(13)나 링 기어(14)의 모듈을 증대시켜서 치(齒)와 치(齒) 사이의 폭 간격을 충분하게 확보함으로써, 치합을 위한 피니언 기어(13)의 진입시 간섭이 최대한 배제될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
첨부한 도 3a 내지 도 3c는 피니언 기어(13)와 링 기어(14) 간의 치합되는 과정을 보여주고 있다.
도 3a는 치합 초기 단계로서 시프트 레버(10)와 플런저(11)가 동작하게 되면, 이때의 클러치(12) 및 피니언 기어(13)는 화살표 방향과 같이 나선 운동을 하면서 앞쪽으로 이동하게 된다.
도 3b는 치합 중간 단계로서 앞쪽으로 밀려난 피니언 기어(13)의 치(齒)가 링 기어(14)와 치(齒)와 정확히 일치할 경우에는 그대로 치합되며, 그렇지 않을 경우에는 피니언 기어(13)가 링 기어(14)의 치면에 접촉하면서 앞쪽으로의 이동이 제한되고, 이때의 클러치(12) 및 피니언 기어(13)는 화살표 방향과 같이 클러치(12)는 나선 운동을 하면서 앞쪽으로 이동되려고 하고 피니언 기어(13)는 이동이 제한되어 회전 운동을 하면서 제자리에 있게 된다.
이때, 스프링(15)은 클러치(12)의 이동에 따라 압축된 상태로 있게 된다.
도 3c는 치합 완료 단계로서 피니언 기어(13)의 제자리 회전에 의해 이 피니언 기어(13)의 치(齒)와 링 기어(14)의 치(齒)가 일치하게 되면, 스프링(15)의 탄발력을 받은 피니언 기어(13)가 화살표 방향과 같이 앞쪽으로 이동하면서 링 기어(14)와 완전히 치합된다.
이렇게 피니언 기어(13)와 링 기어(14)의 치합이 완료되면, 이와 동시에 소정의 리미트 스위치나 센서 등의 감지수단을 이용하여 모터를 구동시켜 줌으로써, 모터의 구동력과 피니언 기어(13) 및 링 기어(14)의 전동력으로 플라이 휠을 구동시킬 수 있게 되며, 엔진이 기동되어 피니언 기어(13)가 링 기어(14)에 의해 회전되면, 피니언 기어(13)는 뒷쪽으로 이동되면서 링 기어(14)와의 물림을 풀고 본래의 위치로 되돌아 오게 된다.예를 들면, 도 4a는 키 스위치(100)의 OFF 상태를 나타내고 있으며, 도 4b는 키 스위치(100)의 ON 초기상태(기어치합과정)를 나타내고 있다.레버 흡입 코일(110)이 여자되면, 시프트 레버가 이동된다.즉, 피니언 기어의 이동으로 치합작동이 이루어지고 있는 상태이다.스타트 모터(120)의 리미트 스위치(130)는 OFF 상태이므로, 스타트 모터(120)는 정지상태이다.여기서, 레버 흡입 코일(110)은 현재 상용화된 스타트 모터(120)에 일반적으로 적용되어 있는 부품이다.도 4c는 피니언 기어 치합 후 스타트 모터(120)의 구동단계를 나타내고 있다.피니언 기어가 완전히 치합되면, 시프트 레버의 끝단의 리미트 스위치(130)가 ON 되어 스타트 모터(120)가 구동한다.엔진이 기동되어 엔진 RPM이 상승하면, 원웨이 클러치에 의해 스타트 모터(120)의 오버-런(Over-run)이 방지된다.이때의 원웨이 클러치는 일반적으로 스타트 모터에 대부분 적용되어 있다.한편, 키 스위치를 OFF 하면 스타트 모터 및 레버 흡입 코일의 전류가 차단된다.스타트 모터가 정지되어도 원웨이 클러치에 의해 피니언 기어는 치합 해제 전까지 계속 회전한다.레버 흡입 코일에 전류가 끊기므로 리턴 스프링(140)에 의해 피니언 기어의 치합이 해제된다.
이상에서와 같이 본 발명은 분리형의 클러치 및 피니언 기어의 조합 구조와, 피니언 기어와 링 기어 간의 치합 후 모터의 구동이 이루어지도록 한 제어방식을 채용한 차량 기동장치의 동력전달기구를 제공함으로써, 피니언 기어와 링 기어의 치합성을 높여서 차량의 시동성을 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 솔레노이드측 시프트 레버(10) 및 플런저(11)와, 상기 시프트 레버(10) 및 플런저(11)의 뒤쪽으로 위치되면서 모터의 축에 스플라인 결합되는 클러치(12) 및 피니언 기어(13)를 포함하는 차량 기동장치의 동력전달기구에 있어서,
    상기 클러치(12)와 피니언 기어(13)는 스프링 플레이트(16) 및 스프링(15)을 사이에 두고 각각 앞뒤로 배치되어 상기 시프트 레버(10) 및 플런저(11)의 작동에 의해 각각 나선운동을 하면서 전진이 가능하게 되는 동시에 상기 피니언 기어(13)는 링 기어(14)의 치형 옆면에 접촉시 제자리 회전을 하게 되고 접촉 해제시 스프링 플레이트(16)의 이동력과 스프링(15)의 팽창력을 받아 링 기어(14)에 치합 가능하게 되며,
    상기 모터는 시프트 레버(10)와 연동되는 리미트 스위치(130)의 OFF 신호에 의해 클러치(12) 및 피니언 기어(13)가 전진되는 동안 구동되지 않게 되는 동시에 상기 피니언 기어(13)와 링 기어(14) 간의 치합시 시프트 레버(10)의 동작에 의해 ON 되는 리미트 스위치(130)의 신호에 의해 구동되어 피니언 기어(13)를 통한 링 기어(14)측으로 동력전달을 할 수 있도록 된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 기동장치의 동력전달기구.
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