KR19980080608A - 내연 기관용 시동기 - Google Patents

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히노노보루
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Abstract

본 발명에 따른 기관 시동기에서, 피니언 장치의 휴지 위치를 결정하도록 솔레노이드 장치와 피니언 장치 사이에 배치된 고리형의 정지부에는 이것의 외측 주변부로부터 반경상 외측으로 돌출된 설부가 형성되고, 솔레노니드 장치의 단부 표면에 접하도록 기어 덮개내에 형성됨으로써 솔레노이드 장치의 축방향 위치를 결정하는 어깨 표면에는 고리형의 정지부의 설부를 수용하는 요부가 형성되고, 설부와 요부는 설부가 어깨 표면의 오목한 부분과 솔레노이드 장치의 단부 표면 사이에서 탄성적으로 배치될 수 있고 설부의 대응하는 변형을 수용하는 공간을 형성할 수 있도록 서로에 대하여 치수가 정해진다. 따라서, 정지부의 설부의 변형을 수용하는 공간은 어깨 표면의 요부내에 제공되기 때문에, 설부는 솔레노이드 장치의 축방향 위치에 영향을 미치지 않고 고리형의 정지부를 안정되게 지지하도록 탄성적으로 변형될 수 있다.

Description

내연 기관용 시동기
본 발명은 내연 기관용 시동기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 모터의 샤프트, 피니언이 축방향으로 미끄러질 수 있는 방식으로 장착되는 출력 샤프트 및, 스위치 장치뿐만 아니라 피니언을 구동하는 솔레노이드 장치가 동축선상의 관계로 배치되는 기관 시동기에 관한 것이다.
종래의 기관 시동기에서, 링 기어와 맞물리도록 적용되고 축방향으로 미끄러질 수 있는 피니언과, 피니언을 축방향으로 구동하는 솔레노이드 장치를 상호 평행한 관계로 유지하는 출력 샤프트를 배치하는 것이 통상적이었다. 그러나, 그러한 2-축 기관 시동기는 전기 모터로부터 반경 방향으로 연장된 솔레노이드 장치를 가지며, 따라서 불가피하게 실질적으로 반경 반향의 디멘죤(dimension)을 가지기 때문에, 기관 시동기를 장착하는 충분한 공간을 확보하는데 있어 심각한 제한이 있어왔다.
그러한 문제점을 극복하기 위하여, 출력 샤프트를 둘러싸는 고리형의 솔레노이드 장치를 가지는 동축의 시동기를 제공하는 것이 제안되었다.(예를 들면, 본 출원인에 의해 출원된 일본 특허 출원 공개 공보 제 8-319926 호)
그러한 동축 형태의 기관 시동기에서, 작동 상태가 되었을때 피니언이 축방향으로 기관의 링 기어와 맞물리도록, 솔레노이드 장치는 피니언과 DC 전기 모터 사이에 배치된다. 솔레노이드 장치가 작동되지 않고 있을때 피니언이 링 기어로부터 맞물림이 해제되도록, 피니언은 항상 엔진의 링 기어로부터 이탈되는 방향에서 복귀 스프링 또는 그와 비슷한 것에 의해서 강제된다. 복귀 스프링의 힘에 대해서 피니언의 휴지 위치 (또는 피니언이 작동중인 솔레노이드 장치에 의해 움직이지 않을때의 위치)를 정하기 위해서, 항상 수지 재료로 제작된 고리형의 정지부는 솔레노이드 장치와 피니언 사이의 위치에 장착된다. 바람직스럽게는, 정지부는 축방향으로뿐만 아니라 회전 방향으로도 고정되며 솔레노이드 장치를 회전 방향으로 고정시키는 기능도 할 수 있도록 솔레노이드 장치에 연결된다.
기관 시동기는 피니언, 솔레노이드 장치 및, 다른 구성 부붐들을 수용하는 기어 커버를 구비한다. 이러한 기어 커버는 통상적으로 실질적으로 원통형인 내측 표면을 가지며, 피니언을 수용하기 위한 소직경 부분과 솔레노이드 장치를 수용하기 위한 대직경 부분을 구비하고, 고리형의 어깨 표면이 소직경 부분과 대직경 부분 사이에 있는 경계부에 형성된다. 솔레노이드 장치를 기어 커버내에 장착하는데 있어서, 솔레노이드 장치는 이것의 단부 표면이 기어 커버내에 형성된 어깨 표면에 접할때까지 기어 커버의 대직경 부분 안으로 강제된다. 이러한 방식으로, 기어 커버내의 어깨 표면은 솔레노이드 장치의 축방향 위치를 결정한다.
정지부를 솔레노이드 장치와 피니언 사이에 바람직스럽게 배치하기 위하여, 정지부에는 이것의 외측 주변부로부터 반경상 외측으로 돌출한 복수개의 설부(tongues)가 형성되어 있고, 기어 커버내의 어깨 표면에는 설부를 수용하는 대응 요부가 형성되어 있으며, 따라서 정지부의 각 설부는 어깨 표면의 대응 요부 부분과 솔레노이드 장치의 단부 표면 사이에서 고정되게 유지될 수 있다.
그러나, 설부가 너무 얇으면, 정지부는 안정되게 장착될 수 없다. 다른 한편으로, 설부가 너무 두꺼우면, 비록 정지부가 안정되게 장착될 수 있을지라도, 그러한 설부는 솔레노이드 장치가 기어 커버 안에서 어깨 표면에 맞닿는 것을 방해할 수 있다. 그러한 경우에, 솔레노이드 장치의 축방향 위치는 설부의 두께에 따라서 변화하며, 그 결과로서 전기자의 행정에서의 변이가 초래되는데, 이러한 변이는 다시 피니언에 가해지는 추력이 불충분하게 되거나, 또는 모터에 대한 전기 동력을 선택적으로 공급하기 위하여 전기자와 연결되어 작동하는 스위치 장치의 가동 접촉 플레이트가 소기의 동작을 하지 못하는 것과 같은 문제점을 발생시킬 수 있다. 비록 정지부가 통상적으로 수지 재료로 제작될지라도, 정지부의 설부의 변형은 제한적인 것이며 표준적인 것으로부터 설부 크기에서의 편차를 흡수하기에 불충분한데, 이는 정지부를 회전 방향에서 고정시키기 위하여 설부가 대응하는 그것들의 요부에 끼워지도록 설계됨으로써 설부의 충분한 변형을 수용하는 공간이 그 사이에 남겨져 있지 않기 때문이다.
종래 기술의 그러한 문제점을 고려하여, 본 발명의 주된 목적은 피니언의 휴지 위치를 결정하는 정지부가 솔레노이드 장치의 축방향 위치에 영향을 미치지 않고 기어 커버내에 안정되게 장착될 수 있는 내연 기관용 동축 형태 시동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 정지부가 기어 커버내에 회전 방향에서 고정되는 그러한 기관용 시동기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 제조 비용을 현저하게 증가시키지 않고 그러한 기관 시동기를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따라서 구성된 기관 시동기의 전체적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라서 정지부의 외측 주변부상에 형성된 설부를 도시하는 사시도이다.
도 3은 설부의 작동을 설명하도록 반경 방향에서 바라본 도 2 의 설부를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 4는 정지부의 필수적인 부품들을 도시하는 도 1 의 확대된 부분도이다.
도 5는 도 4에서 선 V-V 를 따라서 절단된 부분적인 단면도이며, 기어 커버에 장착된 정지부의 단부 표면을 도시한다.
도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명
1. 시동기 2. 감속 기어 장치
3. 전기 모터 4. 출력 샤프트
5. 일방향 롤러 클러치 6. 피니언
10. 로터 샤프트 12. 상부 플레이트
14. 혹성 기어 17. 기어 덮개
18. 클러치 외측 부재 19. 헬리컬 스플라인
20. 정지부 플레이트 24. 전류 인가 코일
본 발명에 따르면, 상기의 목적 및 다른 목적들이. DC 전기 모터; DC 전기 모터에 의해 구동되는 출력 샤프트; 스플라인을 통해서 출력 샤프트에 연결되고 휴지 위치와 피니언 장치가 기관의 링 기어에 맞물리는 작동 위치 사이에서 축방향으로 움직이는 피니언 장치; 피니언 장치를 이것의 휴지 위치로부터 작동 위치로 축방향으로 움직이고, 피니언 장치와 DC 전기 모터 사이에 배치되어 출력 샤프트를 감싸며, 피니언 장치를 면하는 제 1 단부 표면과 DC 전기 모터를 면하는 제 2 단부 표면을 가지는 솔레노이드 장치; 최소한 피니언 장치와 솔레노이드 장치를 둘러싸는 실질적으로 원통형인 내측 표면을 가지고, 제 1 내측 직경을 가지고 피니언 장치를 수용하는 제 1 부분과 제 1 내측 직경보다 큰 제 2 내측 직경을 가지고 솔레노이드 장치를 수용하는 제 2 부분을 구비하며, 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 경계에 형성된 고리형의 어깨 표면은 솔레노이드 장치의 축방향 위치를 결정하도록 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면에 맞닿는 덮개 부재; 및, 피니언 장치의 휴지 위치를 정하도록 피니언 장치와 솔레노이드 장치 사이에서 동축상으로 배치되고, 외측의 주변부로부터 반경상 외측으로 돌출된 설부를 가지는 고리형의 정지부를 구비하며, 덮개 부재의 어깨 표면에는 정지부의 설부를 수용하는 요부가 형성되고, 설부가 어깨 표면의 오목한 부분과 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면 사이에 탄성적으로 배치될 수 있고 설부의 대응하는 변형을 수용하는 공간을 형성할 수 있도록 요부와 설부가 서로에 대하여 치수가 정해지는 내연 기관용 시동기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
따라서, 정지부의 설부의 변형을 수용하는 공간이 어깨 표면의 요부내에 제공되기 때문에, 설부는 솔레노이드 장치의 축방향 위치에 영향을 미치지 아니하고 정지부를 안정적으로 지지하도록 탄성적으로 변형될 수 있다. 설부는 어깨 표면의 요부 부분과 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면 사이에 탄성적으로 배치되기 때문에, 설부 또는 어깨 표면의 요부 부분이 마찰에 의해 마모될지라도 정지부는 연장된 시간 주기동안 안정되게 지지될 수 있다.
설부의 탄성을 용이하게 조절하는 것을 고려하여, 설부의 변형은 필수적으로 굽힘 변형으로 구성되는 것이 바람직스럽다.
설부가 그 어떤 원주상의 유동(遊動)이 없이 실질적으로 어깨 표면의 요부내에 수용되도록 설부의 치수가 정해지는 것이 바람직스럽다. 이러한 방식으로, 정지부가 출력 샤프트의 둘레에 회전 방향에서 고정되는 것이 보장된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 설부는 한쌍의 측벽과 측벽의 축방향 단부를 가로질러 연장된 단부 벽을 구비하며, 단부 벽에는 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면과 어깨 표면의 요부 부분중 하나에 접하도록 적합화된 축방향 돌출부가 제공된다. 이러한 방식으로, 측벽의 쌍은 회전 방향에서 정지부를 고정하도록 기능하는 반면에, 축방향 돌출부가 제공된 단부 벽은 충분한 탄성을 설부에 부여한다. 더욱이, 단부 벽의 변형을 수용하는 공간은 측벽 쌍 사이에 제공되는 것이 바람직스럽다. 선택적으로 또는 부가적으로, 설부는 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면과 어깨 표면의 요부 부분중 하나에 접하도록 적합화된 볼록한 표면을 가지는 탄성적인 만곡 벽을 구비할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이후에 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 감속 기어 장치를 구비한 기관 시동기를 전체적으로 도시하며, 도면의 상부 절반은 이것이 작동되지 않은 상태에서 시동기를 도시하는 반면에, 도면의 하부 절반은 이것의 작동 상태에서 시동기를 도시한다. 이러한 시동기(1)는 내연 기관을 시동하는데 필요한 토크를 발생시키며, 혹성 기어 감속 기어 장치(2)를 구비한 전기 모터(3), 감속 기어 장치(2)를 통해 전기 모터(3)에 연결된 출력 샤프트(4), 출력 샤프트(4)상에 미끄러질 수 있게 장착된 피니언(6)과 일방향 롤러 클러치(5), 전기 모터(3)에 이르는 전기 동력선을 선택적으로 개방하고 폐쇄하는 스위치 장치(미도시) 및, 피니언(6) 뿐만 아니라 스위치 장치의 가동 접촉부(미도시)를 축방향으로 움직이는 솔레노이드 장치(9)를 구비한다.
전기 모터(3)는 공지의 정류자 형태 DC 전기 모터로 구성되며, 이것의 로터 샤프트(10)는 이것의 우측단에서 저부 플레이트(11)의 중심부에 추축 회전 가능하게 지지되고, 출력 샤프트(4)의 우측단의 중심에서 추축 회전 가능하게 지지되며, 출력 샤프트(4)는 이것의 좌측단에서 로터 샤프트(10)에 대하여 동축선상으로 배치된다.
감속 기어 장치(2)는 전기 모터(3)의 상부 플레이트(12)의 내측 표면상에 제공된다. 감속 기어 장치(2)는 출력 샤프트(4)에 근접한 로터 샤프트(10)의 일부로 형성된 태양 기어(13), 태양 기어(13)와 맞물린 복수개의 혹성 기어(14) 및, 혹성 기어(14)와 맞물리도록 상부 플레이트(12)의 내측 주변부를 따라서 형성된 내치 링 기어(15)를 구비한다. 혹성 기어(14)를 지지하는 지지 플레이트(16)는 상부 플레이트(12)의 중심에 추축 회전 가능하게 지지된 출력 샤프트(4)의 우측단에 부착된다.
상부 플레이트(12)에는 기어 덮개(17) (또는 덮개 부재)가 부착되는데, 이것은 시동기를 기관에 장착시키는 고정용 브랙킷의 기능도 한다. 출력 샤프트(4)의 좌측단은 기어 덮개(17)의 좌측 벽의 내측 표면의 중심 부분에 의해 추축 회전 가능하게 지지된다.
출력 샤프트(4)의 중간 부분의 외측 원주 표면은 헬리컬 스플라인(19)을 통해서 일방향 롤러 클러치(5)의 클러치 외측 부재(18)의 내측 원주 표면과 맞물린다. 클러치 외측 부재(18)는 헬리컬 스플라인(19)을 외측 샤프트(4)에 연결하는 부분(18a)과 출력 샤프트(4)의 좌측단 부분에 고정된 정지부 플레이트(20) 사이에 배치된 복귀 스프링(21)에 의해 우측으로 정상적으로 강제된다. 복귀 스프링(21)은 클러치 외측 부재(18)의 내측 원주 표면상에 형성된 슬리이브(18b)의 내측 원주 표면과 출력 샤프트(4)의 외측 원주 표면 사이에 정해지는 고리형의 갭안에 수용된다.
클러치 외측 부재(18)는 일방향 롤러 클러치(5)의 클러치 내측 부재(22)에 대하여 축방향으로는 고정되게 맞물리지만 회전 방향으로는 자유로운 관계로 맞물린다. 클러치 내측 부재(22)의 좌측단의 외측 원주 표면에는 상기에 언급된 피니언(6)이 일체로 형성되며, 상기 피니언(6)은 기관을 구동시키는 기관의 링 기어(23)와 맞물린다. 피니언(6)과 일체로 형성된 클러치 내측 부재(22)는 회전 방향과 축방향에서 자유로운 관계로 출력 샤프트(4)의 좌측단상에 설치된다. 이러한 방식으로, 일방향 롤러 클러치(5)와 피니언(6)은 피니언 장치를 형성한다.
거이 덮개(17)의 중간 부분 안에는 비자성 재료로 만들어진 출력 샤프트(4)를 둘러싸는 전류 인가 코일(24)이 고정된다. 전류 인가 코일(24)은 요크에 의해서 둘러싸여지며, 요크는 고리형의 디스크(26)와, 출력 샤프트(4)를 둘러싸는 내측 플렌지(25a)를 가지는 컵 형상의 홀더(25)로 구성된다. 전류 인가 코일(24)의 내측 원주 표면과 출력 샤프트(4)의 외측 원주 표면 사이에 정해진 갭내에는 전기자 외측 부재(27)와 전기자 내측 부재(28)가 상호 동축선상으로 축방향으로 미끄러질 수 있는 방식으로 배치되며, 이들은 모두 강자성 재료로 만들어진다. 전기자 부재(27,28)의 좌측단은 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중십 부분의 내측면에 면하며, 내측 플렌지(25a)의 중심 부분은 전기자 부재(27,28)에 대한 극의 기능을 한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 기어 덮개(17)는 피니언 장치를 수용하는 소직경 부분과 솔레노이드 장치(9)를 가지는 수용하는 대직경 부분을 구비하며, 상기 피니언 장치는 상기에 언급된 바와 같은 일 방향 클러치(5)와 피니언(6)을 구비하며, 솔레노이드 장치(9)는 전류 인가 코일(24), 컵 형상의 홀더(25) 및, 고리형의 디스크(26)를 구비한다. 기어 덮개(17)의 소직경 부분과 대직경 부분 사이에는 고리형의 어깨 표면(17b)가 형성되며, 이러한 어깨 표면(17b)은 솔레노이드 장치(9)의 축방향 위치를 결정하도록 솔레노이드 장치(9)의 축방향 단부 표면(보다 명확하게는 홀더(25)의 좌측단 표면)에 접한다.
피니언 장치가 축방향으로 휴지 위치로 움직일때 피니언 장치의 우측단 표면이 홀더(25)의 좌측단 표면과 맞닿는 것을 방지하도록, 수지 재료로 만들어질 수 있는 고리형의 정지부(30)는 그 사이에 배치된다. 도 2 내지 도 5 에 명확히 도시된 바와 같이, 정지부(30)에는 이것의 외측 주변부 표면상에 복수개의 반경상 외측으로 돌출한 설부(30a)가 제공된다. 클러치 외측 부재(18)를 면하는 각 설부(30a)의 표면에는 돌출부(30b)가 형성된다. 더욱이, 각 설부(30a)는 돌출부(30b)가 형성되어 있는 측부에 대향하는 이것의 측부가 공동화되어 있다. 보다 상세하게는, 도 2, 도 3 및, 도 5에 도시된 바와 같이, 반경 방향에서 보았을때 각 설부(30a)가 [ 형상을 가지도록 각 설부(30a)는 한쌍의 측벽(30c) 및, 측벽(30c)의 축방향 단부 사이에 연장된 일 단부 벽(30d)으로 구성된다. 이러한 방식으로, 이후에 상세하게 설명되는 바와 같이, 각 설부(30a)에는 충분한 축방향의 탄성이 제공되고, 더욱이 단부 벽(30d)의 변형을 수용할 수 있도록 측벽(30c) 사이에 공간이 형성된다. 기어 덮개(17)안의 고리형의 어깨 표면(17b)에는 설부(30a)를 수용하도록 설부(30a)와 정렬된 복수개의 요부(17a)가 형성되어 있다.
조립 공정에서, 솔레노이드 장치(9)를 회전 방향에서 바람직스럽게 고정시키는 기능을 하는 정지부(30)는 설부(30a)가 대응하는 요부(17a)내에 수용되도록 도 1의 우측 손 측부로부터 기어 덮개(17)내로 먼저 삽입된다. 다음에, 고정구(25)의 단부 표면이 기어 덮개(17)의 내측 주변부내에 형성된 고리형의 어깨 표면(17b)에 접할때까지 솔레노이드 장치(9)는 기어 덮개(17)내로 강제된다. 이후에, 고리형의 디스크926) 둘레에 있는 기어 덮개(17)의 모서리 부분이 고리형의 디스크926)의 단부 표면의 주변 부분에 맞물리는 맞물림 돌출부(17c, 도 4)를 형성하도록 주름이 잡힌다. 이러한 맞물림 돌출부(17c) 및 고리형의 어깨 표면(17b)은 솔레노이드를 기어 덮개(17)의 내측에 고정되게 장착하도록 그 사이에 솔레노이드 장치(9)를 유지하는 기능을 한다. 정지부(30)는 각 설부(30)가 어개 표면(17b)의 대응 요부 부분과 홀더(25)의 단부 표면 사이에 탄성적으로 배치되는 방식으로 장착된다. 보다 상세하게는, 개략적이며 축척에 의하지 않은 도 3의 가상선에 의해서 도시된 바와 같이, 각 설부(30a) 상의 축방향 돌출부(30b)는 어깨 표면(17b)의 대응 요부 부분에 접하여 그에 의해 가압되며, 설부(30a)의 단부 벽(30d)이 탄성적으로 변형되게 한다. 설부(30a)의 단부 벽(30d)의 변형은 설부(30a)의 측벽(30a) 쌍 사이에서 형성된 공간의 제공에 의해 가능하다는 점이 이해되어야 한다. 설부(30a)의 변형은 필연적으로 도시된 바와 같은 단부 벽(30d)의 변형과 같은 굽힘 변형으로 구성되는 것이 바람직스러우며, 이는 비록 설부(30a)의 변형이 설부(30a)의 압축을 포함할 수 있을지라도, 설부(30a)의 탄성은 설부(30a)가 만들어지는 재료에 상대적으로 덜 의존하여 단부 벽(30d)의 두께를 변화시킴으로써 상대적으로 용이하게 조절될 수 있기 때문이다. 따라서, 정지부(30)는 축방향으로 탄성적으로 지지되며, 만약 정지부(30)가 표준품으로부터 크기에 있어서 약간의 편차를 가지거나 또는 설부(30a)상의 돌출부(30b)가 어느 정도로 마찰에 의해 마모되더라도 유동(遊動)이 발생되지 않을 것이다. 솔레노이드 장치(9)의 축방향 위치는 기어 덮개(17)의 어깨 표면(17b)에 의해서 정확하게 결정되며, 따라서 솔레노이드 장치(9)는 이것의 필요한 성능을 나타낼 수 있다. 도 3에서도 도시된 바와 같이, 각 설부(30a)는 정지부가 반경 방향에서 고정될 수 있도록 그 어떤 원주상의 유동 없이 대응하는 요부(17a)내에 실질적으로 수용된다.
전기자 외측 부재(27)의 우측단은 전기 모터(3)의 정류자(31)에 근접하여 제공된 스위치 장치(미도시)에 연결된다. 전기자 외측 부재(27)는 항상 전기자 외측 부재(27)와 전류 인가 코일(24)용 홀더(25)의 내측 플렌지(25a) 사이에 배치된 복귀 스프링(35)에 의해 우측으로 강제되지만, 정상적으로는 가동 접촉 플레이트 및 고정 접촉 플레이트를 서로로부터 분리하는 중립 위치에 있게 된다.
전기자 내측 부재(28)는 클러치 외측 부재(18)의 복귀 스프링(28) 보다 약한 코일 스프링(36)에 의해 상부 플레이트(12)에 대하여 좌측으로 강제된다. 전기자 내측 부재(28)는 클러치 외측 부재(18)의 우측단과 맞물리는 좌측단을 가진 비자성 재료로 제작된 변환 부재(37)에 연결된다. 전류 인가 코일(24)은 도면에 도시되지 아니한 점화 스위치에 전기적으로 연결된다.
고리형의 금속성 분리부(43)는 감속 기어 장치(2)를 전기 모터(3)로부터 분리하도록 상부 플레이트(12)와 정류자(31) 사이에 배치된다. 분리부(43)의 중심 부분에는 정류자(31)를 향하여 돌출되는 원통형 부분(43a)이 제공되며, 이것의 내측 원주 표면은 그 사이에 작은 갭을 형성하는 로터 샤프트(10)의 외측 원주 표면을 수용한다. 실린더형 부분(43a)의 자유단은 그리이스가 감속 기어 장치(2)로부터 정류자(31)로 누설되는 것을 방지하도록 정류자(31)의 축방향 단부 표면내에 형성된 요부(31a)내에 수용된다.
저부 플레이트(11)는 분리부(43)와 전기 모터(3)에 대한 요크(44)를 통해서 관통 볼트(45)에 의해 기어 덮개(17)에 연결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 요크(44)의 우측단은 저부 플레이트(11)의 마개 결합 부분(11a)상에 고정되고 이것의 내측 표면과 단부 표면은 저부 플레이트(11)에 맞물리는 반면에, 요크(44)의 좌측단은 기어 덮개(17)에 직접적으로 연결됨에도 불구하고 분리부(43)상에 형성된 매개 결합 부분(43b)상에 고정되고 이것의 내측 표면 및 단부 표면은 분리부(43)와 맞물린다. 따라서 요크(44)의 외측 표면은 단지 외측에만 노출되고 다른 구성 부품들과는 연계되지 아니하며, 따라서 낮은 정밀도로써 형성될 수 있다. 이러한 것은 요크(44)를 보다 용이하게 제조할 수 있게 한다.
상기에 설명된 기관 시동기의 작동을 다음에 설명하기로 한다. 작동이 이루어지고 있지 않은 상태에서, 전류 인가 코일(24)에 전류가 공급되지 않기 때문에, 전기자 외측 부재(27)는 복귀 스프링(35)의 스프링 힘 아래에서 이것의 최우측 상태에 있게 되며, 전기자 외측 부재(27)에 연결된 가동 접촉 플레이트(미도시)는 고정된 접촉 플레이트(미도시)로부터 이격된다. 동시에, 복귀 스프링(21)에 의해 강제되는 클러치 외측 부재(18)는 피니언(6)과 일체인 클러치 내측 부재(22), 변환 부재(37) 및, 전기자 내측 부재(28)와 함께 이것의 최우측 위치에 있게되며, 그러한 결과로써 피니언(6)은 핑 기어(23)로부터 해제된다.
점화 스위치가 기관 시동 위치에 있을때, 전류는 전류 인가 코일(24)을 자화시키도록 전류 인가 코일(24)에 공급된다. 이러한 시기에, 강자성 재료로 제작된 클러치 외측 부재(18)는 정지부(30)와 접하지만, 정지부(30)는 비자성 수지 재료로 제작되기때문에, 홀더(25)로부터 클러치 외측 부재(18)로 누설되는 자속은 매우 적다. 일단 전류 인가 코일(24)이 자화되면, 자속을 전도하는 자기적 경로가 전기자 내측 및 외측 부재(27,28)내에 설정되며, 그에 의해서 전기자 내측 및 외측 부재(27,28)를 좌측으로 움직인다. 전기자 외측 부재(27)는, 전기자 내측 부재(28)보다 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중심 부분(자극)에 보다 근접하므로, 전기자 내측 부재(28) 앞으로 움직인다. 결과적으로, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 전기자 외측 부재(27)에 부착되어 있고 전기 모터(3)의 브러쉬의 피그 테일(pig tail)이 그에 연결되는 가동 접촉 플레이트는 배터리에 연결된 고정 접촉 플레이트와 접촉하도록 움직인다. 이것은 다시 배터리의 전력이 전기 모터(3)에 공급되게 하며, 로터 샤프트(10)가 회전되게 한다.
전기자 외측 부재(27)는, 전기자 외측 부재(27)의 우측단에 일체로 형성된 외측 플렌지(27a)가 고리형의 디스크(26)와 접촉할때, 전기자 외측 부재(27)의 좌측단 표면과 내측 플렌지(25)의 중심 부분 사이에 형성된 특정의 갭에 정지하게 된다.
로터 샤프트(10)가 회전할때, 이러한 회전은 감속 기어 장치(2)에 의해 속도가 감속되며, 그 회전은 출력 샤프트94)로 전달된다. 헬리컬 스플라인(19)을 통해서 출력 샤프트(4)와 맞물리는 클러치 외측 부재(18)의 관성때문에, 헬리컬 스플라인(19)에 기인한 축방향 힘은 클러치 외측 부재(18)에 적용되어, 이것이 좌측으로 움직이게 한다. 동시에, 전류 인가 코일(24)에 의해 좌측 방향의 인력과 코일 스프링(36)으로부터의 압력을 받는 전기자 내측 부재(28)는, 좌측으로 움직이기 시작한다. 이러한 힘은 변환 부재(37)를 통한 축방향 힘으로서 클러치 외측 부재(18)에 적용된다.
이러한 축방향 힘은 복귀 스프링(21)의 편향력에 대하여 클러치 외측 부재(18)를 좌측 방향으로 밀게 되며, 클러치 내측 부재(22)와 일체이고, 따라서 클러치 외측 부재(18)와 일체로 맞물리는 피니언(6)도 좌측 방향으로 밀리게 된다. 일단 클러치 외측 부재(18)가 정지 플레이트(20)와 맞물리고, 피니언(6)이 링 기어(23)와 완전히 맞물리면, 출력 샤프트94)의 회전이 링 기어(23)에 전달되어 기관을 시동시킨다. 이러한 시점에서, 전기자 내측 부재(28)의 좌측단 표면은 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중심부와 맞물리고, 작은 갭이 전기자 내측 부재(28)와 일체로 움직였던 변환 부재(37)의 좌측단 표면과 클러치 외측 부재(18) 사이에 형성된다. 피니언(6)이 링 기어(23)로부터 해제되는 경향이 있는 힘을 받을때조차도, 전기자 내측 부재(28)는 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중심 부분과 맞물리면서 전류 인가 코일(24)의 최대 인력을 수용하므로, 클러치 외측 부재(18)의 우측 운동은 변환 부재(37)에 의해 방지되고, 피니언(6)은 링 기어(23)로부터 풀리는 것이 방지된다.
전기자 내측 및 외측 부재(27,28)가 전 행정을 움직인 후에 이들을 정지 상태로 유지하는데 필요한 전류는 전기자 내측 및 외측 부재(27,28)의 운동을 개시하는데 필요한 전류보다 실질적으로 작다. 즉, 피니언(6)을 구비하는 일방향 롤러 클러치(5)의 운동을 개시하는 헬리컬 스플라인(19)에 기인한 축방향 힘을 이용함으로써, 전류 인가 코일(24)의 출력의 필요성이 감소될 수 있으며, 따라서 전류 인가 코일(24)의 크기가 감소될 수 있다. 일단 기관이 시동되고 기관의 회전 속도가 피니언(6)의 회전 속도를 초과하면, 종래의 기관 시동기에서와 마찬가지 방식으로 일방향 롤러 클러치(5)에 의해 피니언(6)이 자유롭게 회전을 개시하게 된다.
클러치 외측 부재(18)에 작용하는 복귀 스프링(21)의 편향력 및, 전기자 외측 부재(27)에 작용하는 복귀 스프링(35)의 편향력에 기인하여 전류 인가 코일(24)에 대한 전류의 공급이 중지되었을때, 피니언(6)은 링 기어(23)로부터 맞물림이 풀리고 가동 접촉 부재는 고정 접촉 플레이트로부터 분리되며, 그에 의해 전기 모터(3)를 정지시킨다.
이전에 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 기관 시동기에서는, 피니언 장치의 휴지 위치를 결정하도록 피니언 장치와 솔레노이드 장치 사이에 배치된 고리형의 정지부에 이것의 외측 주변부로부터 반경상 외측 방향으로 돌출한 설부가 형성되고, 솔레노이드 장치의 단부 표면에 접함으로써 솔레노이드 장치의 축방향 위치를 결정하도록 기어 덮개내에 형성된 어깨 표면에는 고리형의 정지부의 설부를 수용하는 요부가 형성되며, 설부가 어깨 표면의 요부 부분과 솔레노이드 장치의 단부 표면 사이에 탄성적으로 배치되는 것이 가능하도록, 그리고 설부의 대응하는 변형을 수용하는 공간을 형성하는 것이 가능하도록 설부와 요부는 서로에 대하여 치수를 가진다. 따라서, 정지부의 설부의 변형을 수용하는 공간이 어깨 표면의 요부내에 제공되기 때문에, 설부는 솔레노이드 장치의 축방향 위치에 영향을 미치지 않고 정지부를 안정적으로 지지하도록 탄성적으로 변형될 수 있다.
비록 본 발명이 바람직한 실시예에 관하여 설명되었을지라도, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 첨부된 청구 범위에 기술된 본 발명의 범위로부터 이탈함이 없이 다양한 변형 및 실시예가 가능하다는 점이 자명할 것이다. 예를 들면, 비록 도시된 실시예에서 설부의 단부 벽상에 제공된 축방향 돌출부가 어깨 표면의 오목한 부분에 접하도록 적용되어 단부 벽이 솔레노이드 장치를 향해 굽혀지게 된다 할지라도, 설부의 굽힘 단부 벽과 축방향 돌출부는 솔레노이드 장치를 면하는 측상에 형성될 수 있다. 또한 비록 측벽을 가지는 설부가 정지 부재를 반경 방향에서 고정시키는 관점에서는 바람직할 수 있을지라도, 설부를 측벽 없이 형성하는 것을 생각할 수 있다. 더욱이, 설부는 어깨 표면의 오목한 부분에 접하도록 적합하된 볼록한 표면을 가진 탄성의 만곡된 벽을 가지도록 형성될 수 있다. 그러한 설부는 반경 방향에서 보았을때, 전체적으로 C 형상이거나, 원형이거나 또는 타원형의 단면을 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 피니언의 휴지 위치를 결정하는 정지부가 솔레노이드 장치의 축방향 위치에 영향을 미치지 않고 기어 커버내에 안정되게 장착될 수 있는 내연 기관용 동축 형태 시동기를 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. DC 전기 모터;
    DC 전기 모터에 의해 구동되는 출력 샤프트;
    스플라인을 통해서 출력 샤프트에 연결되고 휴지 위치와 피니언 장치가 기관의 링 기어에 맞물리는 작동 위치 사이에서 축방향으로 움직이는 피니언 장치;
    피니언 장치를 이것의 휴지 위치로부터 작동 위치로 축방향으로 움직이고, 피니언 장치와 DC 전기 모터 사이에 배치되어 출력 샤프트를 감싸며, 피니언 장치를 면하는 제 1 단부 표면과 DC 전기 모터를 면하는 제 2 단부 표면을 가지는 솔레노이드 장치;
    최소한 피니언 장치와 솔레노이드 장치를 둘러싸는 실질적으로 원통형인 내측 표면을 가지고, 제 1 내측 직경을 가지고 피니언 장치를 수용하는 제 1 부분과 제 1 내측 직경보다 큰 제 2 내측 직경을 가지고 솔레노이드 장치를 수용하는 제 2 부분을 구비하며, 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 경계에 형성된 고리형의 어깨 표면은 솔레노이드 장치의 축방향 위치를 결정하도록 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면에 맞닿는 덮개 부재; 및,
    피니언 장치의 휴지 위치를 정하도록 피니언 장치와 솔레노이드 장치 사이에서 동축상으로 배치되고, 외측의 주변부로부터 반경상 외측으로 돌출된 설부를 가지는 고리형의 정지부를 구비하며,
    덮개 부재의 어깨 표면에는 정지부의 설부를 수용하는 요부가 형성되고, 설부가 어깨 표면의 오목한 부분과 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면 사이에 탄성적으로 배치될 수 있고 설부의 대응하는 변형을 수용하는 공간을 형성할 수 있도록 요부와 설부가 서로에 대하여 치수가 정해지는 내연 기관용 시동기.
  2. 제 1 항에 있어서, 설부의 변형은 필수적으로 굽힘 변형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.
  3. 제 1 항에 있어서, 설부가 어깨 표면의 요부내에 실질적으로 원주상의 그 어떤 유동(遊動)없이 수용되도록 설부의 치수가 정해지는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.
  4. 제 3 항에 있어서, 설부는 한쌍의 측벽과 측벽의 축방향 단부를 가로질러 연장되는 단부벽을 구비하고, 단부 벽에는 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면과 어깨 표면의 오목한 부분중 하나에 접하도록 적합화된 축방향 돌출부가 제공되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.
  5. 제 3 항에 있어서, 설부는 솔레노이드 장치의 제 1 단부 표면과 어깨 표면의 오목한 부분들중 하나에 접하도록 적합화된 볼록한 표면을 가지는 탄성의 만곡된 벽을 구비하는 내연 기관용 시동기.
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