KR100535134B1 - 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조에 관한 것으로서, 기존의 오버런 방지용 오버런닝 클러치를 배제하고, 대신에 피니언 샤프트를 구동시킬 수 있는 이중나선형 스플라인샤프트 및 피니언 푸시밸브를 구성함으로써, 오버런닝 클러치 삭제에 따른 시동모터의 컴팩트한 설계가 가능하고, 그 중량 감소로 인하여 치합시 피니언 기어 및 링기어측의 충격량 감소에 따른 기어의 파손을 방지하여 내구력의 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진의 오버런을 방지하여 오버런닝 클러치의 파손과 같은 고질적인 품질문제를 근본적으로 개선할 수 있는 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조에 관한 것이다.

Description

자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조{Double spline-structure of starter motor for preventing over-run in automobile}

본 발명은 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 오버런 방지용 오버런닝 클러치를 배제하고, 대신에 피니언 샤프트를 구동시킬 수 있는 이중나선형 스플라인샤프트 및 피니언 푸시밸브를 구성함으로써, 오버런닝 클러치 삭제에 따른 시동모터의 컴팩트한 설계가 가능하고, 그 중량 감소로 인하여 치합시 피니언 기어 및 링기어측의 충격량 감소에 따른 기어의 파손을 방지하여 내구력의 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진의 오버런을 방지하여 오버런닝 클러치의 파손과 같은 고질적인 품질문제를 근본적으로 개선할 수 있는 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 엔진의 시동을 위하여 설치되는 시동모터(100)는, 모터하우징(101)에 아마츄어(102)를 설치하고, 이 아마츄어(102)의 축라인인 모터 샤프트(103) 및 이와 축결합된 피니언 샤프트(104)에는 엔진 시동후 시동모터(100)의 오버런을 방지하기 위한 오버런닝 클러치(108)와 피니언 기어(105)를 각각 설치하며, 상기 아마츄어(102)의 상방에 설치된 마그네틱 스위치(106)로 피니언 기어(105)를 전,후진으로 동작시켜 엔진의 플라이휠의 링기어(미도시)에 치합 또는 이탈되도록 되어 있고, 상기 피니언 기어(105)의 구동에 따라 엔진의 시동이 이루어지게 되어 있다.

또한, 상기의 과정에서 피니언 기어(105)의 구동은 엔진 시동후 플라이휠의 링기어에서 이탈되어야 하고 이탈된 피니언 기어(105)는 다시 후진되어 복귀되며 상기 피니언 기어(105)가 플라이휠에 계속 맞물려 있더라도 오버런닝 클러치(108)에 의해 상기 피니언 기어(105)는 회전하게 되고 아마츄어(102)에 영향을 미치지 않게 된다.

그런데, 종래의 시동모터(100)는 엔진 시동시 마그네틱 스위치(106)가 온(on)되어 피니언 기어(105)와 링기어가 치합될 경우, 상기 피니언 기어(105)의 하중과 함께, 오버런닝 클러치(108)의 하중이 플라이휠의 링기어에 크게 작용하고, 그로 인한 충격으로 인하여 피니언 기어(105) 및 링기어의 파손 또는 상기 기어의 이상 마모 및 과도한 엔진 오버런에 의한 오버런닝 클러치(108)의 파손 등의 품질 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 피니언 샤프트를 구동시킬 수 있는 이중나선형 스플라인샤프트 및 피니언 푸시밸브를 구성함으로써, 오버런닝 클러치 삭제에 따른 시동모터의 컴팩트한 설계가 가능하고, 그 중량 감소로 인하여 치합시 피니언 기어 및 링기어측의 충격량 감소에 따른 기어의 파손을 방지하여 내구력의 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진의 오버런을 방지하여 오버런닝 클러치의 파손과 같은 고질적인 품질문제를 근본적으로 개선할 수 있는 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 모터하우징에 아마츄어를 설치하고, 상기 아마츄어의 축라인인 모터샤프트에 피니언샤프트 및 피니언기어를 각각 축결합하며, 상기 아마츄어의 상방에 설치된 마그네틱 스위치의 플런저에 연결된 레버에 의해 피니언기어가 전후진으로 동작되는 자동차의 시동모터 구조에 있어서,

내경 및 외경에 스플라인이 가공된 이중나선형 스플라인샤프트(12)가 모터샤프트(11) 및 피니언샤프트(13) 사이에 축결합되고, 상기 피니언샤프트(13)를 전방으로 밀어주는 피니언 푸시밸브(14)가 설치된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 이중나선형 스플라인샤프트(12)에 형성된 스플라인 중 내경은 반시계방향으로 진행하고 외경은 시계방향으로 진행하도록 가공된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조를 나타내는 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차의 오버런 방지용 시동모터의 시동 계통도이며, 도 3은 본 발명에 따른 피니언 기어 및 링기어의 치합 계통도를 나타낸다.

또한, 도 4a는 본 발명에 따른 엔진 정상 시동시 피니언 기어에 작용하는 힘 및 그 진행방향을 나타내는 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 엔진 오버런시 피니언 기어에 작용하는 힘 및 그 진행방향을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조는 기존의 시동모터의 구성에 있어서, 오버런닝 클러치를 제외하고는 거의 동일하게 구성되어 있다.

여기서, 상기 오버런닝 클러치 대신에 내경 및 외경에 나선형 스플라인이 가공된 이중나선형 스플라인샤프트(12)를 모터샤프트(11) 및 피니언샤프트(13) 사이에 축고정하고, 상기 피니언샤프트(13)를 전방으로 밀어주는 피니언 푸시밸브(14)를 설치하게 된다.

이때, 상기 이중나선형 스플라인샤프트(12)의 내경 및 외경에 가공된 나선형 스플라인은 서로 반대방향(내경은 반시계방향, 외경은 시계방향)으로 진행하는 구조로 되어 있다.예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 모터샤프트(11)를 따라 진행되는 이중나선형 스플라인샤프트(12)의 진행방향은 반시계방향으로 되어 있고, 이중나선형 스플라인샤프트(12)를 따라 진행되는 피니언샤프트(13)의 진행방향은 시계방향으로 되어 있다. 따라서, 레버(16)의 작동에 의해 앞쪽으로 밀려나는 이중나선형 스플라인샤프트(12)는 반시계방향으로 회전하면서 앞쪽으로 진행하게 되고, 피니언 푸시밸브(14)에 의해 앞쪽으로 밀려나는 피니언샤프트(13)는 시계방향으로 회전하면서 앞쪽으로 진행하게 된다. 이하, 상기와 같은 구성된 본 발명의 작동원리에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

삭제

운전자가 시동키를 돌려 점화스위치(20)를 시동 위치(IG)로 조작하는 동안, 시동모터(10)로 배터리(30)의 전원이 인가되는 바, 전원을 공급받은 시동모터(10)가 회전을 시작함으로써, 시동모터(10)의 회전력이 엔진(미도시)의 플라이 휠에 전달되고, 엔진이 시동되는 것이다.

이때, 배터리(30)의 전원이 마그네틱 스위치(15) 및 피니언 푸시밸브(14)로 인가되며, 상기 마그네틱 스위치(15)로 인가된 전원은 그것의 메인 접점부를 온 시키면서 레버(16)를 작동시키게 된다.

상기 레버(16)가 작동하게 되면, 모터샤프트(11)에 조립되어 있는 이중나선형 스플라인샤프트(12)는 반시계방향으로 회전하면서 앞쪽으로 이동하게 된다.

이와 동시에 전원을 인가받은 피니언 푸시밸브(14)가 작동하면서 피니언샤프트(13)를 앞쪽으로 이동시켜주게 된다.이때, 피니언샤프트(13)는 시계방향으로 회전하면서 앞쪽으로 이동하게 된다.이렇게 피니언샤프트(13)가 앞쪽으로 이동하게 되면, 피니언샤프트(13)의 끝에 장착되어 있는 피니언기어(17)가 플라이휠의 링기어(미도시)에 치합되고(도 3), 결국 시동모터(10)의 작동으로 시동을 걸 수 있게 된다.

여기서, 상기 마그네틱 스위치(15)가 메인 접점부를 온시키게 되면, 저항으로 인하여 피니언 푸시밸브(14)의 작동이 오프되고, 계속해서 피니언 푸시밸브(14)가 미는 힘이 없어지면서 피니언샤프트(13)는 원위치로 되돌아 오려고 한다.이때, 시동모터(10)의 작동에 의해 회전되는 피니언기어(17)의 경우 시계방향으로 회전하게 되는데, 이때의 피니언기어(17)는 계속해서 시계방향으로 회전하려고 하고, 링기어는 회전되지 않으려고 버티게 되므로, 결국 피니언기어(17)가 받는 힘의 방향은, 도 4a에 도시한 바와 같이, 시계방향이 된다. 따라서, 엔진 정상 크랭킹시 피니언기어(17)는 시계방향의 힘을 받아 도면의 우측으로 진행하려고 하므로, 계속적인 크랭킹(cranking) 상태가 유지될 수 있게 되는 것이다.

이와 함께, 상기 마그네틱 스위치(15)에서 홀딩(H) 코일(15a)로 계속 전원이 인가되므로, 레버(16)를 통해 이중나선형 스플라인샤프트(12)도 진행된 방향에 계속 머물러 있어 계속적인 클랭킹 상태가 유지될 수 있게 된다.

삭제

한편, 링기어가 피니언기어보다 빠르게 회전하는 엔진 오버런(over run)시의 경우를 살펴보면 다음과 같다. 이때에는 느린 속도로 회전하는 피니언기어(17)는 이보다 빠른 속도로 회전하려는 링기어로부터 계속해서 같은 회전방향으로 밀리는 힘을 받게 되므로, 결국 피니언기어(17)가 받는 힘의 방향은, 도 4b에 도시한 바와 같이, 반시계방향이 된다. 따라서, 엔진 오버런시 피니언기어(17)는 반시계방향의 힘을 받아 도면의 좌측으로 진행하려고 하므로, 결국 피니언기어(17) 및 피니언샤프트(13)가 뒷쪽으로 밀림과 동시에 피니언기어(17)가 링기어로부터 빠져나오게 된다. 이에 따라, 더 이상 엔진의 회전력이 시동모터(10)에 전달되지 않게 되므로, 결국은 엔진의 오버런이 방지된다.

따라서, 본 발명에 따른 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조는 피니언 샤프트를 구동시킬 수 있는 이중나선형 스플라인샤프트 및 피니언 푸시밸브를 구성하여, 오버런닝 클러치 삭제에 따른 시동모터의 컴팩트한 설계가 가능하고, 엔진의 오버런을 방지할 수 있는 새로운 시동모터 구조인 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조에 의하면, 오버런닝 클러치 삭제에 따른 시동모터의 컴팩트한 설계가 가능하고, 그 중량 감소로 인하여 치합시 피니언 기어 및 링기어측의 충격량 감소에 따른 기어의 파손을 방지하여 내구력의 증대를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진의 오버런을 방지하여 오버런닝 클러치의 파손과 같은 고질적인 품질문제를 근본적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조를 나타내는 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 오버런 방지용 시동모터의 시동 계통도,

도 3은 본 발명에 따른 피니언 기어 및 링기어의 치합 계통도,

도 4a는 본 발명에 따른 엔진 정상 시동시 피니언 기어에 작용하는 힘 및 그 진행방향을 나타내는 도면,

도 4b는 본 발명에 따른 엔진 오버런시 피니언 기어에 작용하는 힘 및 그 진행방향을 나타내는 도면,

도 5는 종래의 자동차의 시동모터 구조를 나타내는 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 시동모터 11 : 모터 샤프트

12 : 이중나선형 스플라인샤프트 13 : 피니언 샤프트

14 : 피니언 푸시밸브 15 : 마그네틱 스위치

16 : 레버 17 : 피니언 기어

20 : 배터리

Claims (2)

1. 모터하우징에 아마츄어를 설치하고, 상기 아마츄어의 축라인인 모터샤프트에 피니언샤프트 및 피니언기어를 각각 축결합하며, 상기 아마츄어의 상방에 설치된 마그네틱 스위치의 플런저에 연결된 레버에 의해 피니언기어가 전후진으로 동작되는 자동차의 시동모터 구조에 있어서,

   내경 및 외경에 스플라인이 가공된 이중나선형 스플라인샤프트(12)가 모터샤프트(11) 및 피니언샤프트(13) 사이에 축결합되고, 상기 피니언샤프트(13)를 전방으로 밀어주는 피니언 푸시밸브(14)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이중나선형 스플라인샤프트(12)에 형성된 스플라인 중 내경은 반시계방향으로 진행하고 외경은 시계방향으로 진행하도록 가공된 것을 특징으로 하는 자동차의 오버런 방지용 시동모터 구조.