KR101055115B1

KR101055115B1 - 스타터 모터의 피니언기어 작동장치

Info

Publication number: KR101055115B1
Application number: KR1020080122831A
Authority: KR
Inventors: 정우열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2011-08-09
Also published as: KR20100064410A

Abstract

본 발명은 엔진의 시동후에 피니언기어가 원래의 위치로 후퇴하여 오버런 현상이 방지되고, 엔진의 시동이 오프된 때에는 다시 피니언기어가 링기어 쪽으로 돌출하여 링기어와 치합된 상태를 유지함에 따라 엔진의 재시동이 원활해지고, 기어 이빨들의 충돌로 인한 소상이나 파손을 최소한으로 저감시켜 내구성의 향상을 도모하도록 한 스타터 모터의 피니언기어 작동장치를 제공하기 위해, 엔진의 링기어와, 스타터 모터의 피니언기어 및, 상기 엔진의 시동이 오프된 때에 상기 피니언기어가 상기 링기어에 치합되게 피니언기어를 제어하는 제어수단을 구비한다.

피니언기어, 링기어, 작동레버, 솔레노이드, 스프링

Description

스타터 모터의 피니언기어 작동장치{Operating device for pinion gear of starter motor}

본 발명은 차량의 스타터 모터에 관한 것으로, 특히 엔진의 운전시에는 스타트 모터의 피니언기어가 엔진의 플라이 휘일의 링기어와 분리되는 반면에 크랭킹 및 엔진의 시동 오프시에는 피니언기어가 링기어와 항상 치합하도록 피니언기어를 작동시키는 스타트 모터의 피니언기어 작동장치에 관한 것이다.

종래 차량의 스타터 모터는 차량의 시동 초기에 엔진을 구동하기 위해 차량에 설치되는 것으로, 엔진의 시동을 위해 최초의 흡입과 압축 행정에 필요한 에너지를 공급하도록 스타터 모터가 배터리 전원을 인가받아 작동되면서 엔진의 크랭크축의 외측단부에 장착된 플라이 휘일의 링기어를 스타터 모터의 피니언기어로 회전시켜 줌으로써, 크랭크축이 회전하여 피스톤으로 하여금 최초의 흡입과 압축 행정을 수행하도록 한다.

상기와 같은 스타터 모터는 배터리로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 모터부와, 엔진의 링기어 쪽으로 돌출하여 링기어와 치합해서 링기어를 회전시킨 후에 다시 후퇴하여 초기 상태로 복귀하는 피니언기어를 구비한다.

그런데 상기와 같이 엔진의 시동시에 스타터 모터의 피니언기어가 돌출하여 링기어와 치합하는 과정에 기어사이의 치합 불량으로 인해 시동불량 현상이나 오버런 현상 혹은 기어파손 등이 발생하는 문제점이 있었다.

즉 상기 피니언기어가 스타터 모터로부터 링기어 쪽으로 돌출할 때에 피니언기어의 이빨과 링기어의 이빨이 서로 어긋나서 충돌함에 따라 기어 이빨이 서로 파손되거나 혹은 과도한 크랭킹으로 인해 기어 이빨이 손상되고, 피니언기어가 링기어의 기어 이빨에 끼여서 피니언기어가 원활하게 리턴되지 못하여 오버런 현상이 발생되며, 기어 이빨 사이에 이물질이 침입하여 기어 치합이 불량해지는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 시동이 오프된 때에는 다시 피니언기어가 링기어 쪽으로 돌출하여 링기어와 치합된 상태를 유지함에 따라 엔진의 재시동이 원활해지고, 기어 이빨들의 충돌로 인한 소상이나 파손을 최소한으로 저감시켜 내구성의 향상을 도모하도록 한 스타터 모터의 피니언기어 작동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 링기어와, 스타터 모터의 피니언기어 및, 상기 엔진의 시동이 오프된 때에 상기 피니언기어가 상기 링기어에 치합되게 피니언기어를 제어하는 제어수단을 구비한다.

또한 본 발명에 따른 스타터 모터의 피니언기어 작동장치는 엔진의 링기어와, 전진 및 후퇴 운동이 가능한 스타터 모터의 피니언기어, 이 피니언기어를 상기 링기어 쪽으로 전진시켜 피니언기어가 상기 링기어에 치합되게 하거나 혹은 상기 피니언기어를 링기어로부터 후퇴시켜 상기 피니언기어가 링기어로부터 분리되게 하도록 상기 피니언기어에 연결된 작동레버 및, 이 작동레버를 회전시키는 회전수단을 구비한다.

본 발명에 따른 스타터 모터의 피니언기어 작동장치에 의하면, 엔진의 시동이 오프될 때에 스타터 모터의 피니언기어가 엔진의 링기어와 치합된 상태를 유지함에 따라 엔진을 재시동할 때에 피니언기어와 링기어의 치합 과정이 없으므로 엔진의 시동성이 향상될 뿐만 아니라 시동 시간도 단축되고, 엔진의 시동 후에는 피니언기어가 후퇴하여 링기어로부터 분리되게 해서 스타터 모터의 오버런 현상을 예방함과 더불어 스타터 모터의 손상이나 파손을 방지하며, 스타터 모터의 피니언기어가 링기어 쪽으로 돌출할 때에 공기의 댐핑력에 의해 피니언기어가 링기어 쪽으로 서서히 진입해서 원만하게 링기어와 치합됨에 따라 피니언기어와 링기어가 치합될 때에 기어 이빨들이 과도하게 충돌하여 손상되거나 파손될 염려도 없어서 내구성이 향상되는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 피니언기어 작동장치를 구비한 스타터 모터의 구성 이 단면으로 도시되어 있는 바, 즉 스타터 모터(1)의 모터축(1a)에는 피니언기어(2)가 일체로 회전가능하게 장착되고, 상기 모터축(1a)에는 걸림홈(1b)이 형성됨과 더불어 이 걸림홈(1b)에는 작동레버(3)의 일단이 끼워져서 연결되며, 상기 작동레버(3)는 적절한 부위에 힌지핀(3a)을 매개로 회전가능하게 설치된다.

상기 모터축(1a)은 예컨대 스플라인 구조를 가져서 신축이 가능하게 되어 있는 데, 상기 작동레버(3)가 시계방향으로 회전하면 작동레버(3)에 의해 모터축(1a)이 신장됨과 더불어 모터축(1a)에 연결된 피니언기어(2)가 엔진의 링기어(4) 쪽으로 돌출해서 링기어와 피니언기어가 서로 치합되는 반면에 상기 작동레버(3)가 반시계방향으로 회전하면 상기 모터축(1a)이 수축되면서 피니언기어가 링기어로부터 분리되게 된다.

상기 작동레버(3)를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시키기 위해 작동레버(3)의 타단은 플런저(5)의 선단부에 형성된 걸림홈(5a)에 삽입되어 걸리는 구조로 이루어진다.

이에 따라 상기 플런저(5)가 전진하면 상기 작동레버가 플런저의 전진 운동에 의해 반시계방향으로 회전하는 반면에 상기 플런저(5)가 후퇴하면 상기 작동레버가 플런저(5)의 후퇴 운동에 의해 시계방향으로 회전하게 된다.

상기 플런저(5)는 솔레노이드(6)의 하우징(6a)의 내부에 전후로 이동가능하게 삽입되어 지지되고, 상기 플런저(5)의 하우징(6a) 내부에 삽입된 선단부에는 피스톤(5b)이 일체로 형성되어, 이 피스톤(5b)에 리턴스프링(7)의 일단이 안착되어 지지됨과 더불어 상기 리턴스프링(7)의 타단은 하우징(6a) 내부에 피스톤(5b)과 대 향하는 적절한 부위에 안착되어 지지된다.

상기 하우징(6a)의 내부에서 상기 플런저(5)의 주위에는 코일(6b)이 감겨져 있고, 이 코일(6b)에 전류가 인가되면 코일(6b)에 의해 형성되는 자기장에 의해 상기 플런저(5)가 하우징(6a)의 외부로 전진 운동을 하여 상기 작동레버(3)를 반시계방향으로 회전시켜 피니언기어가 링기어로부터 분리되게 하는 반면에 상기 코일에 인가된 전류가 차단되면 상기 플런저(5)가 상기 리턴스프링(7)의 탄성 복원력에 의해 후퇴 운동을 하여 상기 작동레버가 시계방향으로 회전해서 피니언기어와 링기어가 서로 치합되게 된다.

상기 피스톤(5b)과 대향하는 하우징(6a)의 바닥면 사이에는 공기챔버(6c)가 형성되고, 이 공기챔버(6c)의 상기 피스톤과 대향하는 바닥면에는 공기유입홀(6d)이 형성됨과 더불어 이 공기유입홀(6d)을 개폐하는 일방향 체크밸브(8)가 공기유입홀(6d)에 설치되어서 상기 제1공기유입홀(6d)을 통해 외부의 공기가 공기챔버(6c)의 내부로 유입될 수 있지만 공기챔버(6c) 내부의 공기가 상기 체크밸브(8)의 작용으로 공기유입홀(6d)을 통해 하우징의 외부로 유출되지는 않는다.

상기 체크밸브(8)는 본 발명의 실시예에서 단면이 Ｔ자 형상을 한 다이아프램 밸브로 구성되는 데, 여기에 한정되지 않고 다른 형태의 체크밸브를 사용할 수 있다.

또한 상기 공기챔버(6c)의 측면에는 공기챔버(6c) 내부의 공기가 외부로 유출되게 하거나 혹은 외부의 공기가 공기챔버 내부로 유입되는 하는 오리피스홀(6e)이 형성된다.

이에 따라 상기 플런저(5)가 리턴스프링(7)의 탄성력을 받아서 후퇴 운동을 할 때에 상기 피스톤(5b)도 함께 공기챔버(6c) 내부에서 후퇴 운동을 하고, 피스톤(5b)의 후퇴 운동으로 공기챔버(6c) 내부의 공기는 압축력을 받게 되면서 상기 오리피스홀(6e)을 통해 서서히 배출되게 된다.

그러므로 상기 플런저의 후퇴 운동으로 상기 작동레버가 시계방향으로 회전해서 상기 모터축이 신장하여 피니언기어가 링기어 쪽으로 돌출하여 링기어와 치합할 때에 상기 오리피스홀을 통해 배출되는 공기의 댐핑력이 스프링의 탄성력에 저항하는 방향으로 작용함에 따라 플런저의 후퇴 운동은 서서히 이루어지고, 이에 따라 피니언기어도 링기어 쪽으로 서서히 진입하여 링기어와 원만하게 치합됨으로써 기어의 치합 과정에 기어 이빨들이 서로 부딪쳐서 손상되거나 파손될 염려가 없게 된다.

그리고 상기 솔레노이드의 코일(6b)에 전류를 공급하거나 차단하기 위해 엔진제어유니트(ECU)의 출력단이 릴레이 스위치(9a)를 매개로 상기 코일(6b)에 접속된다. 따라서 상기 엔진제어유니트가 상기 릴레이 스위치(9a)를 온 작동시키면 상기 코일(6b)에 전류가 인가되는 반면에 오프 작동시키면 공급된 전류가 차단된다.

또한 상기 엔진제어유니트(ECU)의 출력단에는 릴레이 스위치(9b)를 통해 상기 스타터 모터(1)의 코일에 접속되어 상기 스타터 모터의 작동이 상기 릴레이 스위치(9b)를 통해 엔진제어유니트에 의해 제어되게 된다.

즉 엔진의 시동이 오프된 때에 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 솔레노이드(6)의 릴레이 스위치(9a)를 오프시키고, 이에 따라 솔레노이드의 코일에 인가된 제어전류가 차단되면서 상기 플런저가 후퇴 운동을 하여 상기 작동레버의 회전 운동으로 상기 피니언기어가 링기어 쪽으로 돌출해서 치합되게 된다.

이후에 엔진이 다시 시동되면 엔진제어유니트는 상기 스타터 모터의 릴레이 스위치(9b)를 온 작동시켜 스타터 모터가 구동되게 해서 엔진의 크랭킹이 이루어지게 된다.

상기와 같이 엔진의 크랭킹이 완료된 이후에는 도 2에 도시한 바와 같이 엔진제어유니트는 상기 솔레노이드에 제어전류를 인가하여 상기 플런저가 전진 운동을 하게 해서 상기 작동레버의 회전운동을 상기 피니언기어가 링기어로부터 분리되게 함으로써 오버런 현상을 방지하게 된다.

상기와 같이 플런저가 전진 운동을 할 때에 상기 오리피스홀(6e)과 공기유입홀(6c)을 통해 각각 공기가 공기챔버(6c)로 유입되게 된다.

한편 상기 피니언기어와 링기어의 치합을 감지하는 공지의 기어치합감지센서(10)가 상기 엔진제어유니트의 입력단에 접속되어, 엔진의 시동이 오프된 때에 기어의 치합이 완료되지 않으면 상기 릴레이 스위치(9a)에 온 및 오프 신호를 반복적으로 인가하여 기어의 치합이 완료되게 제어할 수 있고, 엔진이 시동될 때에 피니언기어와 링기어의 치합 여부를 상기 기어치합감지센서를 매개로 감지하고, 기어가 치합되지 않은 경우에는 상기와 같이 릴레이 스위치(9a)에 온 및 오프 신호를 반복적으로 인가하여 기어가 치합된 상태로 엔진이 시동되게 제어한다.

도 1은 본 발명에 따른 스타터 모터의 피니언기어 작동장치의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 스타터 모터의 피니언기어 작동장치가 엔진의 운전중일 때의 작동 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-스타터 모터 2-피니언기어

3-작동레버 4-링기어

5-플런저 6-솔레노이드

7-리턴스프링 8-체크밸브

9a,9b-릴레이 스위치

Claims

엔진의 링기어(4)와, 스타터 모터(1)의 피니언기어(2) 및, 상기 엔진의 시동이 오프된 때에 상기 피니언기어가 상기 링기어에 치합되게 상기 피니언기어를 제어하는 엔진제어유니트(ECU)를 구비한 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 엔진제어유니트(ECU)가 상기 피니언기어(2)와 링기어(4)의 치합을 감지하는 기어치합감지센서(10)를 구비하고, 이 기어치합감지센서(10)를 매개로 기어의 치합이 완료되지 않은 것으로 판단될 때에 상기 엔진제어유니트가 상기 피니언기어가 상기 링기어에 치합될 때까지 상기 피니언기어를 제어하는 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 2에 있어서, 상기 엔진이 시동될 때에 상기 엔진제어유니트(ECU)가 상기 기어치합감지센서(10)를 매개로 피니언기어와 링기어의 치합 여부를 감지함과 더불어 치합이 완료되지 않은 것을 판단될 때에 상기 엔진제어유니트가 상기 피니언기어가 링기어에 치합될 때까지 상기 피니언기어를 제어하는 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
엔진의 링기어(4)와, 전진 및 후퇴 운동이 가능한 스타터 모터(1)의 피니언기어(2), 이 피니언기어를 상기 링기어 쪽으로 전진시켜 피니언기어가 상기 링기어에 치합되게 하거나 혹은 상기 피니언기어를 링기어로부터 후퇴시켜 상기 피니언기어가 링기어로부터 분리되게 하도록 상기 피니언기어에 연결된 작동레버(3) 및, 이 작동레버를 회전시키는 회전수단(5,6,7)을 구비하며,

상기 엔진의 시동이 오프되면, 상기 피니언기어가 상기 링기어에 치합되도록 제어 되는 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 4에 있어서, 상기 회전수단(5,6,7)이 솔레노이드(6)와 스프링(7)의 탄성력을 이용하여 상기 작동레버(3)를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전시키도록 된 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 5에 있어서, 상기 작동레버(3)가 힌지핀(3a)을 매개로 회전가능하게 설치되고, 상기 작동레버의 일단은 상기 피니언기어에 연결되는 반면에 상기 솔레노이드의 플런저(5)는 상기 작동레버(3)의 타단에 연결되며, 상기 플런저는 상기 스프링(7)에 의해 탄력적으로 지지된 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 6에 있어서, 상기 솔레노이드(6)는 하우징(6a)을 구비하고, 상기 하우징의 내부에 상기 플런저(5)가 이동가능하게 설치되며, 상기 플런저가 상기 하우징의 내부에 삽입된 선단부에는 피스톤(5b)이 일체로 형성되고, 상기 하우징의 내부에 상기 스프링(7)이 삽입되어 상기 피스톤과 하우징의 소정 부위 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 7에 있어서, 상기 하우징(6a)과 상기 피스톤(5b) 사이에는 상기 스프링(7)에 의한 피스톤(5b)의 후퇴 운동을 완화시키는 공기챔버(6c)가 구비된 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 8에 있어서, 상기 공기챔버(6c)에는 공기가 유출입하는 오리피스홀(6e)과, 공기가 유입되는 공기유입홀(6d)이 각각 형성되고, 상기 공기유입홀에는 일방향 체크밸브(8)가 설치된 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 5 내지 청구항 9 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 솔레노이드(6)와 상기 스타터 모터(1)에 전원을 단속하는 릴레이 스위치(9a, 9b)가 각각 설치되고, 상기 릴레이 스위치는 엔진제어유니트(ECU)에 의해 온 혹은 오프 제어되게 접속된 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 10에 있어서, 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 엔진의 시동이 오프된 때에 상기 솔레노이드(6)의 릴레이 스위치(9a)를 오프시켜 상기 피니언기어가 상기 링기어에 치합되게 하는 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 11에 있어서, 상기 엔진제어유니트(ECU)는 상기 피니언기어(2)와 링기어(4)의 치합을 감지하는 기어치합감지센서(10)를 구비하고, 이 기어치합감지센서를 매개로 기어의 치합이 완료되지 않은 것으로 판단될 때에 상기 엔진제어유니트(ECU)가 상기 피니언기어(2)와 링기어(4)가 치합될 때까지 상기 릴레이 스위치(9a)를 온 혹은 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.
청구항 12에 있어서, 상기 엔진이 시동될 때에 상기 엔진제어유니트(ECU)가 상기 기어치합감지센서(10)를 매개로 피니언기어(2)와 링기어(4)의 치합 여부를 감지함과 더불어 치합이 완료되지 않은 것을 판단될 때에 상기 엔진제어유니트(ECU)가 상기 피니언기어에 상기 링기어가 치합될 때까지 상기 릴레이 스위치(9a)를 온 혹은 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 스타터 모터의 피니언기어 작동장치.