KR101810690B1 - 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구 - Google Patents

차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구 Download PDF

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    • F02N11/10—Safety devices
    • F02N11/101—Safety devices for preventing engine starter actuation or engagement

Abstract

본 발명은 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는, 차량 엔진의 한쪽에 설치되고, 스타터 모터(110)의 동력을 클러치 유닛(130)에 의해 구동 샤프트(132)에 전달 또는 단절하고 액추에이터(120)에 의해 구동 샤프트(132)를 진퇴 운동시키는 구동 유닛(100), 차량 엔진의 다른 한쪽에 설치되고 구동 유닛(100)을 향하는 방향으로 서포터 샤프트(220)가 형성된 하우징(200), 차량 엔진에 설치되고 외경부에 링 기어(212)가 형성된 플라이휠(210), 서포터 샤프트(220)에 회전 가능하게 설치되고, 외경부에 링 기어(212)와 맞물리도록 제1 피니언 기어(310)가 형성되며 내측 단면부에 톱니 형상의 제1 톱니 면 기어(330)가 형성된 제1 피니언 기어 유닛(300) 및 구동 샤프트(132)의 단부에 설치되고 단면에 톱니 형상의 제2 톱니 면 기어(730)가 형성되어, 엔진 시동할 때에 제1 톱니 면 기어(330)에 제2 톱니 면 기어(730)가 맞물려 스타터 모터(110)의 회전동력을 플라이휠(210)에 전동하고, 엔진 구동할 때에 제1 톱니 면 기어(330)에서 제2 톱니 면 기어(730)의 맞물림이 해제되는 드라이빙 유닛(700)을 포함한다.

Description

차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구{power transmission apparatus of starter motor for the Vehicle engine}
본 발명은 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 시동 때에 스타터 모터의 회전력을 플라이휠에 전달하고, 엔진이 기동하면 스타터 모터와 플라이휠 간의 동력을 전달 또는 단절시키도록 하는 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진은 자기 기동을 하지 못하기 때문에 외력으로 크랭크샤프트를 소정의 속도 이상으로 회전시켜야 하며, 이와 같이 기동에 사용되는 일련의 장치를 기동장치라 한다.
차량의 기동장치는 크게 전동기와 동력전달기구로 구성되어 있으며, 이때의 동력전달기구는 전동기에 발생한 회전력을 엔진의 플라이휠에 전달하여 엔진을 회전시키는 역할을 한다.
동력전달기구는 선행기술문헌의 특허문헌에나 나타나 있는 바와 같이, 솔레노이드 쪽의 시프트 레버 및 플런저와, 모터의 축에 스플라인 결합되는 일방향 클러치 및 피니언 기어를 포함하여 구성된다.
시프트 레버 및 플런저의 동작에 의해 클러치 및 피니언 기어가 축 방향을 따라 앞쪽으로 이동되면서 링 기어와 물리게 된다.
엔진이 기동되어 피니언 기어가 링 기어에 의해 회전되면, 이때의 회전력에 의해 피니언 기어가 뒤쪽으로 이동되면서 링 기어와 피니언 기어의 맞물림이 풀어지게 된다.
그러나 이와 같은 종래의 동력전달기구에서는 피니언 기어의 회전방향 속도가 축 방향 속도보다 훨씬 빠른 상태에서 기어의 맞물림이 이루어지므로 피니언 기어 또는 링 기어가 마모되거나 파손되는 문제점을 발생한다.
한편, 건설기계에 엔진이 탑재될 수 있는데, 건설기계의 특성상 엔진과 유압펌프가 연결되어 있으며, 유압펌프에는 유압오일이 순환한다.
유압오일은 주변 환경 온도에 민감하고, 특히 주변 환경 온도가 낮을 때에 점성이 높아지므로 엔진시동에 더욱 큰 토크를 요구하게 된다.
그러나 종래의 건설기계의 엔진은 크랭크샤프트와 스타터 모터가 벨트와 풀리로 회전동력을 전달하는 방식이고, 이러한 회전동력 전달방식은 큰 토크를 전달하기에는 미흡하므로 큰 토크를 전달할 수 있는 기계적 구성이 요구된다.
등록특허공보 제10-0394590호(2003.08.01)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스타터 모터의 회전동력을 플라이휠에 큰 토크로 전달할 수 있도록 하는 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라이휠의 링 기어와 스타터 모터의 피니언 기어의 파손을 감소시킬 수 있도록 하는 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 엔진시동이 완료되어 엔진이 구동될 때에 플라이휠의 회전동력이 스타터 모터 쪽으로 전달되지 않도록 하는 단절되게 하는 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는, 차량 엔진의 한쪽에 설치되고, 스타터 모터(110)의 동력을 클러치 유닛(130)에 의해 구동 샤프트(132)에 전달 또는 단절하고 액추에이터(120)에 의해 상기 구동 샤프트(132)를 진퇴 운동시키는 구동 유닛(100); 상기 차량 엔진의 다른 한쪽에 설치되고 상기 구동 유닛(100)을 향하는 방향으로 서포터 샤프트(220)가 형성된 하우징(200); 상기 차량 엔진에 설치되고 외경부에 링 기어(212)가 형성된 플라이휠(210); 상기 서포터 샤프트(220)에 회전 가능하게 설치되고, 외경부에 상기 링 기어(212)와 맞물리도록 제1 피니언 기어(310)가 형성되며 내측 단면부에 톱니 형상의 제1 톱니 면 기어(330)가 형성된 제1 피니언 기어 유닛(300); 및 상기 구동 샤프트(132)의 단부에 설치되고 단면에 톱니 형상의 제2 톱니 면 기어(730)가 형성되어, 엔진 시동할 때에 상기 제1 톱니 면 기어(330)에 상기 제2 톱니 면 기어(730)가 맞물려 스타터 모터(110)의 회전동력을 상기 플라이휠(210)에 전동하고, 엔진 구동할 때에 상기 제1 톱니 면 기어(330)에서 상기 제2 톱니 면 기어(730)의 맞물림이 해제되는 드라이빙 유닛(700);을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는, 상기 제1 피니언 기어 유닛(300)의 한쪽에 설치되고 외경부에 상기 링 기어(212)와 맞물리도록 제2 피니언 기어(410)가 형성되며 내경부(420) 한쪽에는 상기 제2 톱니 면 기어(730)의 일부가 수납되도록 포켓(430)이 형성되는 제2 피니언 기어 유닛(400);을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는, 상기 내경부(420)과 상기 드라이빙 유닛(700)의 사이에 설치되고, 상기 드라이빙 유닛(700)에 대하여 상기 제2 피니언 기어 유닛(400)이 상대 회전운동과 상대 선형 운동하도록 하는 제1 베어링 유닛(500);을 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는 스타터 모터의 회전동력을 플라이휠에 기어전동으로 직접 전달함으로써 큰 토크를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는 플라이휠의 링 기어와 스타터 모터의 피니언 기어가 항상 맞물려 있으므로 종래에서처럼 링 기어와 피니언 기어가 맞물리거나 맞물림이 해제되는 과정에서 발생하는 기어 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는 엔진시동이 완료되어 엔진이 구동될 때에 피니언 기어 유닛의 내부에 배치된 톱니 형상의 기어구조가 클러치 유닛에 의해 분리됨으로써 플라이휠의 회전동력이 스타터 모터 쪽으로 전달되지 않게 된다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구에서 피니언 기어 유닛의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구를 설명하기 위한 도면이고, 첨부도면 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구에서 피니언 기어 유닛의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
차량 엔진에는 엔진 시동할 때에 플라이휠(210)을 회전시키도록 하는 구동 유닛(100)이 설치되고, 플라이휠(210)의 한쪽에는 하우징(200)에 배치되며, 플라이휠(210)은 외경에 링 기어(212)가 형성된다.
구동 유닛(100)은 스타터 모터(110)와 액추에이터(120)와 클러치 유닛(130)을 포함하여 구성된다. 스타터 모터(110)는 회전동력을 발생시키고, 클러치 유닛(130)은 회전동력을 구동 샤프트(132)에 전달하거나 단절시키며, 액추에이터(120)는 상술한 구동 샤프트(132)를 진퇴 운동시킨다.
하우징(200)의 한쪽에는 상술한 구동 유닛(100)을 향하는 방향으로 서포터 샤프트(220)가 형성되고 좀 더 상세하게는 상술한 구동 샤프트(132)와 상술한 서포터 샤프트(220)은 동일한 축에 배치된다.
상술한 서포터 샤프트(220)에는 제1 피니언 기어 유닛(300)이 회전 가능하게 설치되고, 제1 피니언 기어 유닛(300)의 외경부에 링 기어(212)와 맞물리도록 제1 피니언 기어(310)가 형성된다.
또한, 제1 피니언 기어 유닛(300)는 내측 단면부에 톱니 형상의 제1 톱니 면 기어(330)가 형성된다.
한편, 제1 피니언 기어 유닛(300)의 내경부와 서포터 샤프트(220)의 사이에 제2 베어링 유닛(600)이 설치되어 제1 피니언 기어 유닛(300)의 회전 강성을 향상시킨다.
상술한 구동 샤프트(132)의 단부에 드라이빙 유닛(700)이 설치되고, 드라이빙 유닛(700)의 단면에 톱니 형상의 제2 톱니 면 기어(730)가 형성된다.
구동 샤프트(132)는 진퇴 작용하는 것으로, 구동 샤프트(132)가 전진하면 드라이빙 유닛(700)은 제1 피니언 기어 유닛(300)을 향하게 전진하게 된다.
이때 상술한 제1 톱니 면 기어(330)에 상기 제2 톱니 면 기어(730)가 맞물려 스타터 모터(110)의 회전동력을 상기 플라이휠(210)에 전동하게 된다.
즉, 엔진 시동할 때에 스타터 모터(110)의 회전동력은 구동 샤프트(132)와 제1 피니언 기어 유닛(300)을 경로로 플라이휠(210)에 전달된다.
특히 제1 피니언 기어(310)와 링 기어(212)가 항시 맞물려 있도록 구성됨으로써 종래에 기어가 맞물리거나 맞물림이 해제되는 구성에 비교하여 기어의 파손을 현저하게 줄일 수 있어 내구성이 향상된다.
또한, 기어에 의해 전동됨으로써 종래의 벨트와 풀리의 전동구성에 비교하여 더욱 큰 토크를 전달할 수 있게 된다.
한편, 엔진 시동이 완료되어 엔진 구동할 때에 플라이휠(210)의 회전속도가 구동 샤프트(132)의 회전속도보다 빠르게 되고, 이때 제1 톱니 면 기어(330)와 제2 톱니 면 기어(730)는 톱니 형상으로 인하여 슬립(slip)현상이 발생한다.
슬립 현상은 제1 톱니 면 기어(330)에 상대하여 제2 톱니 면 기어(730)가 밀려나면서 자연스럽게 맞물림이 해제되는 것이다.
다른 한편으로, 상술한 제1 피니언 기어 유닛(300)의 한쪽에 제2 피니언 기어 유닛(400)이 더 설치될 수 있다.
제2 피니언 기어 유닛(400)은 외경부에 링 기어(212)와 맞물리도록 제2 피니언 기어(410)가 형성되고, 내경부의 한쪽에 포켓(430)이 형성된다.
포켓(430)에는 드라이빙 유닛(700)의 제2 톱니 면 기어(730)의 일부가 수납될 수 있다.
한편, 제1 피니언 기어 유닛(300)과 제2 피니언 기어 유닛(400)은 조립되어 일체로 제공될 수 있고, 조립되도록 하는 결속 수단은 핀(800) 또는 볼트 너트 등 알려진 체결 요소일 수 있다.
한편, 드라이빙 유닛(700)은 일측에 보스(710)가 형성되고, 보스(710)의 내경에 상술한 구동 샤프트(132)가 고정설치 된다.
또한, 제2 피니언 기어 유닛(400)의 내경부(420)와 보스(710)의 외경부 사이에는 제1 베어링 유닛(500)이 설치될 수 있다. 제1 베어링 유닛(500)은 드라이빙 유닛(700)에 대하여 제2 피니언 기어 유닛(400)이 상대 회전운동과 상대 선형 운동하도록 한다.
즉, 제1 베어링 유닛(500)은 드라이빙 유닛(700)의 외측에 배치되어 회전하는 제2 피니언 기어 유닛(400)의 회전강성을 향상시키도록 한다.
또한, 제1 베어링 유닛(500)의 롤링 유닛(510)과 보스(710)의 외경 표면은 상대 슬립 운동하고, 이로써 구동 샤프트(132)가 진퇴 운동할 때에 제1 베어링 유닛(500)은 제자리에 머물러 있더라도 드라이빙 유닛(700)은 선형 운동이 가능하게 된다.
상술한 롤링 유닛(510)은 제1 베어링 유닛(500)이 롤러 베어링 형식일 경우 롤러(roller)일 수 있고, 제1 베어링 유닛(500)이 볼 베어링 형식일 경우 볼(ball)일 수 있다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는 스타터 모터(110)의 회전동력을 플라이휠(210)에 기어전동으로 직접 전달함으로써 큰 토크를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는 플라이휠(210)의 링 기어(212)와 스타터 모터(110)의 피니언 기어(310, 410 참조)가 항상 맞물려 있으므로 종래에서처럼 링 기어와 피니언 기어가 맞물리거나 맞물림이 해제되는 과정에서 발생하는 기어 파손을 방지할 수 있고 나아가 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는 엔진시동이 완료되어 엔진이 구동될 때에 피니언 기어 유닛(300, 400 참조)의 내부에 배치된 톱니 형상의 기어구조(430, 730 참조)가 클러치 유닛(130)에 의해 분리됨으로써 플라이휠(210)의 회전동력이 스타터 모터(110) 쪽으로 전달되지 않고, 이로써 스타터 모터(110)가 비정상적으로 파손되거나 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구는 플라이휠에 스타터 모터의 회전동력을 전달하거나 단절시키도록 하는 데에 이용될 수 있다.
100: 구동 유닛 110: 스타터 모터
120: 액추에이터 130: 클러치 유닛
132: 구동 샤프트
200: 하우징 210: 플라이휠
212: 링 기어 220: 서포터 샤프트
300, 400: 제1, 제2 피니언 기어 유닛
310, 410: 제1, 제2 피니언 기어
330, 730: 제1, 제2 톱니 면 기어
420: 내경부 430: 포켓
500, 600: 제1, 제2 베어링 유닛 510: 롤링 유닛
700: 드라이빙 유닛 710: 보스
800: 결속 유닛

Claims (3)

  1. 차량 엔진의 한쪽에 설치되고, 스타터 모터(110)의 동력을 클러치 유닛(130)에 의해 구동 샤프트(132)에 전달 또는 단절하고 액추에이터(120)에 의해 상기 구동 샤프트(132)를 진퇴 운동시키는 구동 유닛(100);
    상기 차량 엔진의 다른 한쪽에 설치되고 상기 구동 유닛(100)을 향하는 방향으로 서포터 샤프트(220)가 형성된 하우징(200);
    상기 차량 엔진에 설치되고 외경부에 링 기어(212)가 형성된 플라이휠(210);
    상기 서포터 샤프트(220)에 회전가능하게 설치되고, 외경부에 상기 링 기어(212)와 맞물리도록 제1 피니언 기어(310)가 형성되며 내측 단면부에 톱니 형상의 제1 톱니 면 기어(330)가 형성된 제1 피니언 기어 유닛(300); 및
    상기 구동 샤프트(132)의 단부에 설치되고 단면에 톱니 형상의 제2 톱니 면 기어(730)가 형성되어, 엔진 시동할 때에 상기 제1 톱니 면 기어(330)에 상기 제2 톱니 면 기어(730)가 맞물려 스타터 모터(110)의 회전동력을 상기 플라이휠(210)에 전동하고, 엔진 구동할 때에 상기 제1 톱니 면 기어(330)에서 상기 제2 톱니 면 기어(730)의 맞물림이 해제되는 드라이빙 유닛(700);
    을 포함하는 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 피니언 기어 유닛(300)의 한쪽에 설치되고 외경부에 상기 링 기어(212)와 맞물리도록 제2 피니언 기어(410)가 형성되며 내경부(420) 한쪽에는 상기 제2 톱니 면 기어(730)의 일부가 수납되도록 포켓(430)이 형성되는 제2 피니언 기어 유닛(400);
    을 더 포함하는 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 내경부(420)와 상기 드라이빙 유닛(700)의 사이에 설치되고, 상기 드라이빙 유닛(700)에 대하여 상기 제2 피니언 기어 유닛(400)이 상대 회전운동과 상대 선형 운동하도록 하는 제1 베어링 유닛(500);
    을 더 포함하는 차량엔진 스타터 모터의 동력전달기구.
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