KR100405536B1 - 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진 시동 장치에 관한 것으로서, 특히 스타터 모터에 연결되어 회전되는 피니언 기어와; 플라이 휠의 원주 상에 구비되는 링 기어와; 상기 피니언 기어와 링 기어를 연결하는 벨트와; 벨트가 이완된 상태에서 상기 스타터 모터 작동시에 이동하면서 상기 벨트에 장력을 제공하여 피니언의 회전력이 링 기어에 전달되도록 하는 복수개의 텐션너와; 상기 텐션너를 이동시키는 텐션너 작동수단과; 엔진에 고정되어 상기 텐션너 작동수단을 지지하는 지지 프레임을 포함함으로써, 엔진 시동시 발생하는 소음을 최소화함과 아울러 스타터 모터의 클러치가 삭제되어 구조가 단순해질 수 있도록 한 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치에 관한 것이다.

Description

벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치{BELT OPERATION TYPE ENGINE START APPARATUS}

본 발명은 자동차의 엔진 시동 장치에 관한 것으로서, 특히 피니언과 링기어가 이격된 상태에서 벨트를 통해 스타터 모터의 회전력이 전달되도록 구성됨으로써 엔진 시동시 발생하는 소음을 최소화시킬 수 있도록 한 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치에 관한 것이다.

도 1은 자동차 엔진의 시동 장치의 설치 상태가 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술의 엔진 시동 구조가 도시된 개략적인 구성도이다.

일반적으로, 내연 기관인 자동차 엔진(1)은 자가 시동을 할 수 없기 때문에 시동을 걸때는 외력에 의해 크랭크 축(2)을 회전시켜야 한다.

이와 같은 크랭크 축(2)의 회전은 일정 이상의 속도를 내지 않으면 시동할 수가 없다. 이때 엔진(1)의 시동을 위해 사용되는 모터 및 부속 장치를 시동 장치라고 한다.

시동 장치로 사용되는 스타터 모터(10)는 엔진(1)의 실린더 용적, 압축 압력, 각 마찰력을 이기고 엔진(1)의 시동 가능한 회전수로 구동시켜야 하므로 큰 시동 토크가 필요하나 엔진 룸 내의 레이 아웃 구조상 소형인 것이 바람직하다.

상기 스타터 모터(10)는 도 2에서와 같이 플라이 휠의 원주 상의 링기어(20)와 치합되어 동력을 전달토록 피니언 기어(15)가 구비됨으로써 엔진 시동시에 모터의 작동으로 피니언(15)이 회전함에 따라 링 기어(20)가 회전하면서 엔진의 시동이 이루어지게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술이 자동차 엔진의 시동 장치는 금속재로 이루어진 피니언(15)과 링 기어(20)가 맞물려 동력을 전달토록 구성되어 있기 때문에 스타터 구동시에 심한 소음을 발생시키는 문제점이 있다.

즉, 도 3의 소음측정 데이터와 같이 피니언 기어(15)와 링 기어(20)가 맞물리는 1 영역에서 양 기어(15)(20)가 서로 접촉하면서 소음이 발생하고, 그 다음 2 영역에서는 피니언 기어(15)가 회전하면서 나는 토크 소음이 발생되며, 그 다음 3 영역에서는 크랭크 축을 회전시키는 과정에서 소음이 발생되며, 그 다음 4 영역에서는 기어가 오버링되면서 소음이 발생하게 된다.

이와 같이 발생되는 각 영역별로 발생되는 소음은 1영역에서 97dB, 2영역에서 103dB, 3영역과 4영역에서 96dB 정도로 엔진 시동시 상당한 소음이 발생하게 되는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 링기어와 피니언 기어 사이에 벨트를 구비함과 아울러 스타터 작동시에 상기 벨트에 장력을 부여하는 수단을 구비함으로써 엔진 시동시 소음 발생을 최소화함과 아울러 스타터 모터의 클러치가 삭제되어 구조가 개선되도록 하는 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 자동차 엔진의 시동 장치의 설치 상태가 도시된 사시도,

도 2는 종래 기술의 엔진 시동 구조가 도시된 개략적인 구성도이다.

도 3은 종래 기술의 엔진 시동 장치가 작동될 때의 소음 발생 그래프,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치가 도시된 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 벨트 텐션너의 작동 방향도,

도 6은 본 발명에 따른 제1 텐션너가 도시된 도면,

도 7은 본 발명에 따른 제2, 3 텐션너가 도시된 평면도 및 측면도,

도 8은 본 발명에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치의 시동 작동시의 상태도,

도 9는 본 발명에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치의 비시동 작동시의 상태도,

도 10은 본 발명에 따른 엔진 시동 장치의 소음 측정 그래프,

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치가도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 스타터 모터 55 : 피니언 기어

60 : 링 기어 65 : 벨트

71, 72, 73 : 제1. 2. 3 텐션너 81, 82, 83 : 텐션너 작동기구

81' : 솔레노이드 82', 83' : 텐션 모터

90 : 지지 프레임

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치는, 스타터 모터에 연결되어 회전되는 피니언 기어와 플라이 휠의 원주 상에 구비되는 링 기어를 연결하는 벨트와; 상기 링 기어를 중심으로 상기 피니언 기어의 반대쪽에 위치되어 수평 이동되면서 상기 벨트에 장력을 제공하는 제1 텐션너와, 상기 링 기어를 중심으로 상기 피니언 기어의 반대쪽 상하측에 각각 구비되어 상기 벨트가 이완된 상태에서 링 기어에 접촉되지 않도록 하는 동시에 스타터 모터 작동시에는 이동하면서 상기 벨트가 링 기어에 밀착되도록 장력을 제공하는 제2 텐션너 및 제3 텐션너로 구성된 텐션너와; 엔진에 고정된 지지 프레임을 통해 지지되면서 상기 제1텐션너에 텐션축으로 연결되어 직선 이동시키는 솔레노이드로 이루어진 제1텐셔너작동기구와, 상기 지지 프레임을 통해 지지되면서 제2,3텐션너에 텐션로드로 연결되어 회전시키는 제2,3텐셔너작동기구로 구성된 텐셔너작동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치가 도시된 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 벨트 텐션너의 작동 방향도이며, 도 6은 본 발명에 따른 제1 텐션너가 도시된 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 제2, 3 텐션너가 도시된 평면도 및 측면도이다.

본 발명의 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치는 스타터 모터(50)에 연결되어 회전되는 피니언 기어(55)와, 플라이 휠의 원주 상에 구비되는 링 기어(60)와, 상기 피니언 기어(55)와 링 기어(60)를 연결하는 벨트(65)와, 벨트(65)가 이완된 상태에서 상기 스타터 모터(50) 작동시에 이동하면서 상기 벨트(65)에 장력을 제공하여 피니언(55)의 회전력이 링 기어(60)에 전달되도록 하는 복수개의 텐션너(71)(72)(73)와, 상기 텐션너(71)(72)(73)를 이동시키는 텐션너 작동기구(81)(82)(83)와, 엔진에 고정되어 상기 텐션너 작동기구(81)(82)(83)를 지지하는 지지 프레임(90)으로 구성된다.

상기에서 텐션너는 상기 링 기어(60)를 중심으로 상기 피니언 기어(55)의 반대쪽에 위치되어 수평 이동되면서 상기 벨트(65)에 장력을 제공하는 제1 텐션너(71)와, 상기 링 기어(60)를 중심으로 상기 피니언 기어(55)의 반대쪽 상하측에 각각 구비되어 상기 벨트(65)가 이완된 상태에서 링 기어(60)에 접촉되지 않도록 하는 동시에 스타터 모터(50) 작동시에는 이동하면서 상기 벨트(65)가 링 기어(60)에 밀착되도록 장력을 제공하는 제2 텐션너(72) 및 제3 텐션너(73)로 구성된다.

상기 제1 텐션너(71)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 벨트(65)가 걸리는 텐션 풀리(71a)와, 상기 텐션 풀리(71a)의 중심에서 상기 텐션너 작동기구(81)에 연결되는 텐션 축(71b)으로 구성된다.

이와 같은 상기 제1 텐션너(71)를 작동하는 텐션너 작동기구(81)는 상기 지지 프레임(90)에 설치되어 텐션 축(71b)에 연결되어 직선 이동시키는 솔레노이드(81')로 이루어진다.

상기 제2 텐션너(72) 및 제3 텐션너(73)는 상기 벨트(65)가 사이에 위치되도록 두 개의 텐션 풀리(72a)(73a)로 이루어지고, 상기 텐션 풀리(72a)(73a)는 그 중심에서 하나의 텐션 로드(72b)(73b)로 연결되며, 상기 텐션 로드(72b)(73b)는 상기 텐션 풀리(72a)(73a)가 회전됨으로써 벨트(65)에 장력을 제공하거나 이완시킬 수 있도록 절곡된 모양으로 형성된다.

상기 제2 텐션너(72) 및 제3 텐션너(73)를 텐션너 작동기구(82)(83)는 상기 지지 프레임(90)에 설치되어 상기 텐션 로드(72b)(73b)를 회전시키는 텐션 모터(82')(83')로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치의 시동 작동시의상태도이고, 도 9는 본 발명에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치의 비시동 작동시의 상태도이며, 도 10은 본 발명에 따른 엔진 시동 장치의 소음 측정 그래프이다.

본 발명의 텐션너(71)(72)(73)들은 도 5에 도시된 바와 같이 엔진 시동시에는 A 방향으로 직선 또는 회전 이동하게 되고, 주행중이나 정지중일 때와 같이 엔진 비시동시에는 B 방향으로 직선 및 회전 이동하게 된다.

즉, 엔진 시동시에는 도 8에 도시된 바와 같이 제1,2,3 텐션너(71)(72)(73)가 모두 링 기어에서 먼 방향으로 이동되어 벨트에 장력을 제공함으로써 벨트가 피니언 기어와 링 기어에 밀착되어 피니언 기어의 회전력이 링 기어에 전달됨으로써 엔진 시동이 이루어진다.

반대로 엔진 비시동시에는 도 9에 도시된 바와 같이 제1,2,3 텐션너(71)(72)(73)가 모두 링 기어에 가까운 방향으로 이동되어 벨트를 이완시킴으로써 링 기어와 피니언 기어가 상호 구속되지 않고 자유로운 상태가 된다.

상기에서 제1 텐션너는 솔레노이드의 구동으로 이동되고, 제2, 3텐션너는 텐션 모터에 의해 회전하면서 이동하게 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 엔진 시동 장치의 소음 측정 결과 도 10에 도시된 바와 같이 각 영역별로 소음이 저감되는 결과를 얻을 수 있었다.

한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치가 도시된 구성도이다.

상기한 일 실시예의 텐션너 작동기구가 솔레노이드와 두 개의 텐션 모터로이루어진 반면 본 발명의 다른 실시예에서는 하나의 솔레노이드(181)를 이용하여 제1, 2, 3 텐션너(171)(172)(173)를 동시에 작동시킬 수 있도록 구성된다.

즉 본 발명의 다른 실시예의 텐션너 작동기구는 상기 제1, 2, 3 텐션너(171)(172)(173)를 동시에 이동시킬 수 있도록 연결되어 상기 지지 프레임(90) 상에서 직선 이동되는 로드형 이동체(191)(192)(193)와, 상기 지지 프레임(90)에 구비되어 스타터 작동시에 상기 로드형 이동체(191)(192)(193)에 직선 운동력을 제공하는 솔레노이드(181)와, 상기 지지 프레임(90)에 지지되어 상기 로드형 이동체(191)(192)(193)에 상기 솔레노이드(181)의 작동 반향과 반대 방향으로 탄성력을 제공하는 압축 스프링(195)으로 구성된다.

여기서 상기 제1, 2, 3 텐션너(171)(172)(173)는 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 구성되고, 다만 상기 제 2, 3 텐션너(172)(173)는 상기 로드형 이동체(192)(193)에 상대 회전이 가능하도록 연결된다.

그리고, 상기 지지 프레임(90)에는 도 5에서와 같이 상기 제1, 2, 3 텐션너(171)(172)(173)가 이동할 수 있는 경로 즉, 가이드 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치는 링기어와 피니언 기어 사이에 벨트를 구비함과 아울러 스타터 작동시에 상기 벨트에 장력을 부여하도록 구성되어 있기 때문에 엔진 시동시 소음 발생을 최소화함과 아울러 스타터 모터의 클러치가 삭제되어 구조가 단순해지는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 스타터 모터에 연결되어 회전되는 피니언 기어와 플라이 휠의 원주 상에 구비되는 링 기어를 연결하는 벨트와;

   상기 링 기어를 중심으로 상기 피니언 기어의 반대쪽에 위치되어 수평 이동되면서 상기 벨트에 장력을 제공하는 제1 텐션너와, 상기 링 기어를 중심으로 상기 피니언 기어의 반대쪽 상하측에 각각 구비되어 상기 벨트가 이완된 상태에서 링 기어에 접촉되지 않도록 하는 동시에 스타터 모터 작동시에는 이동하면서 상기 벨트가 링 기어에 밀착되도록 장력을 제공하는 제2 텐션너 및 제3 텐션너로 구성된 텐션너와;

   엔진에 고정된 지지 프레임을 통해 지지되면서 상기 제1텐션너에 텐션축으로 연결되어 직선 이동시키는 솔레노이드로 이루어진 제1텐셔너작동기구와, 상기 지지 프레임을 통해 지지되면서 제2,3텐션너에 텐션로드로 연결되어 회전시키는 제2,3텐셔너작동기구로 구성된 텐셔너작동수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 텐션너는 상기 벨트가 걸리는 텐션 풀리와, 상기 텐션 풀리의 중심에서 상기 텐션너 작동수단에 연결되는 텐션 축으로 구성된 것을 특징으로 하는 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 텐션너를 작동하는 텐션너 작동수단은 상기 지지 프레임에 설치되어 텐션 축에 연결되어 직선 이동시키는 솔레노이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 텐션너 및 제3 텐션너는 상기 벨트가 사이에 위치되도록 두 개의 텐션 풀리로 이루어지고, 상기 텐션 풀리는 그 중심에서 하나의 텐션 로드로 연결되며, 상기 텐션 로드는 상기 텐션 풀리가 회전됨으로써 벨트에 장력을 제공하거나 이완시킬 수 있도록 절곡된 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제2 텐션너 및 제3 텐션너를 텐션너 작동수단은 상기 지지 프레임에 설치되어 상기 텐션 로드를 회전시키는 텐션 모터인 것을 특징으로 하는 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 텐션너 작동수단은 상기 제1, 2, 3 텐션너를 동시에 이동시킬 수 있도록 연결되어 상기 지지 프레임 상에서 직선 이동되는 로드형 이동체와, 상기 지지 프레임에 구비되어 상기 로드형 이동체에 직선 운동력을 제공하는 솔레노이드와; 상기 지지 프레임에 지지되어 상기 로드형 이동체에 상기 솔레노이드의 작동 반향과 반대 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 벨트 구동 방식의 엔진 시동 장치