KR19980087009A - 내연 기관용 시동기 - Google Patents

Abstract

DC 전기 모터; 출력 샤프트; 피니언 유니트; 전기 모터의 출력을 출력 샤프트를 통하여 피니언 유니트에 전달하는 감속 기어 유니트; 피니언 유니트를 기관의 링 기어와 맞물리도록 축방향으로 움직이는 솔레노이드 장치; 최소한 피니언과 감속 기어 유니트를 감싸고, 전기 모터에 면하는 개구부를 가지는 덮개 부재; 전기 모터에 대한 요크의 역할을 하도록 전기 모터를 감싸는 실질적으로 원통형인 부재; 피니언 유니트로부터 반대로 면하는 전기 모터 단부를 덮는 디스크 형상 플레이트; 및, 감속 기어 유니트와 전기 모터를 서로로부터 분리하도록 감속 기어 유니트와 전기 모터 사이에 배치된 고리형 세퍼레이터;를 구비하는 기관 시동기에서, 디스크 형상의 플레이트에는 이것과 상기 원통형 부재를 서로 정렬하도록 상기 원통형 부재의 일 단부 부분의 내측 표면에 맞물리는 최소한 하나의 축방향 돌출부가 제공되고, 고리형 세퍼레이터에는 이것과 원통형 부재를 서로 정렬하도록 원통형 부재의 다른 단부 부분의 내측 표면에 맞물리는 최소한 하나의 축방향 돌출부가 제공되며, 이것은 덮개 부재의 개구부내로 설치된다. 따라서, 디스크 형상 플레이트, 원통형 부재(요크), 고리형 세퍼레이터 및, 덮개 부재는 요크의 외측 표면을 사용하지 않고 서로 정렬되기 때문에, 요크 외측 표면은 낮은 정밀도로써 형성될 수 있고, 요크 외측 표면을 기계 가공하거나 고정밀도로써 마감하는 부가적인 단계의 필요성을 제거하여, 제조 공정을 단순화시키고 요크의 제조 비용이 저감된다.

Description

내연 기관용 시동기

본 발명은 기관 시동기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전기 모터를 덮는 모터 케이싱이 전기 모터용 요크의 역할을 하는 기관 시동기에 관한 것이다.

종래의 기관 시동기에 있어서, 링 기어와 맞물리도록 적합화된 축방향으로 미끄러질 수 있는 피니언을 유지하는 출력 샤프트와, 상호 평행한 관계로 피니언을 축방향에서 구동하는 솔레노이드 장치를 설치하는 것은 통상적인 것이었다. 그러한 2-축 기관 시동기에서, 솔레노이드 장치는 전기 모터로부터 반경상으로 연장되며, 따라서 불가피하게 시동기의 반경 방향 치수를 커지게 하여, 충분한 기관 시동기의 장착 공간을 보장하는데 있어서 엄격한 제한을 부과한다. 이러한 이유로서, 다양한 형태의 동축 시동기가 제안되었으며, 여기에는 출력 샤프트를 감싸도록 고리형의 솔레노이드 장치가 설치된다 (예를 들면, 본원 출원의 출원인과 동일한 출원인에 의해 제출된 일복 특허 출원 공개 공보 제 8-319926 호를 참조).

어떤 형태의 엔진 시동기에 있어서, 전기 모터는 덮개의 역할도 하는 요크에 의해 감싸여진다. 통상적으로, 감속 기어 유니트는 전기 모터와 피니언 사이에 배치되며, 전기 모터와 감속 기어 유니트 사이에는 고리형의 세퍼레이터(seperator)가 배치되는데, 반면에 세퍼레이터로부터 반대로 면하는 전기 모터의 단부는 저부 부재에 의해 덮인다. 본 발명의 출원인에 의해 제안된 기관 시동기에서, 프레스 작업에 의해 형성될 수 있는 디스크 형상의 저부 플레이트는 그 제조 비용을 절감하기 위하여 저부 부재로써 사용된다.

그러한 기관 시동기에 있어서, 요크의 일 단부 부분의 내측 표면이 저부 플레이트의 돌출부 외측 표면과 맞물리는 방식으로 요크의 일 단부가 저부 플레이트상에 형성된 축방향 돌출부에 설치되는 반면에, 요크의 다른 단부는 피니언과 감속 기어 유니트를 감싸도록 덮개 부재(기어 덮개)내로 설치되며, 요크의 다른 단부 부분은 요크가 확실하게 유지되도록 덮개 부재의 내측 표면과 맞물리며, 그에 의해서 덮개 부재, 요크 및, 저부 플레이트의 축방향 정렬이 이루어진다. 따라서, 그러한 장치에 있어서, 요크의 외측 및 내측 표면은 프레스 작업에 의해 높은 정밀도로써 형성되거나 또는 프레스 작업 이후에 고정밀도록 기계 가공됨으로써 마감되어야만 한다. 이러한 것은 복잡한 제조 공정일 수 있으며, 따라서 제조 비용이 비싸지게 된다.

선행 기술의 상기와 같은 문제점을 고려하여, 본 발명의 주된 목적은 전기 모터용 요크의 외측 표면을 낮은 정밀도로 형성될 수 있게 함으로써 제조 공정을 단순화하고 기관 시동기의 비용을 저감시킬 수 있는 기관 시동기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 통상적인 구성을 최소한으로 개량한 기관 시동기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 목적 및 다른 목적들은, DC 전기 모터; 출력 샤프트; 스플라인을 통해서 출력 샤프트에 연결된 피니언 유니트; 출력 샤프트를 통해서 전기 모터의 출력을 피니언 유니트에 전달하기 위하여 피니언 유니트와 전기 모터 사이에 배치된 감속 기어 유니트; 피니언 유니트를 축방향으로 움직여서 기관의 링 기어와 맞물리게 하는 솔레노이드 장치; 최소한 피니언과 감속 기어 유니트를 감싸고, 전기 모터를 면하는 개구부를 가지는 덮개 부재; 전기 모터에 대한 요크의 역할을 하도록 전기 모터를 둘러싸는 실질적으로 원통형인 부재; 피니언 유니트로부터 반대로 면하여 전기 모터의 단부를 덮으며, 디스크 형상의 플레이트와 실질적으로 원통형인 부재를 서로에 대하여 정렬하기 위하여 실질적으로 원통형인 부재의 일 단부 부분의 내측 표면과 맞물리는 최소한 하나의 축방향 돌출부가 제공된 디스크 형상의 플레이트; 및, 감속 기어 유니트와 전기 모터를 서로로부터 분리시키기 위하여 감속 기어 유니트와 전기 모터 사이에 배치되고, 고리형 세퍼레이터와 실질적으로 원통형인 부재를 서로에 대하여 정렬하기 위하여 실질적으로 원통형인 부재의 다른 단부 부분의 내측 표면과 맞물리는 최소한 하나의 축방향 돌출부가 제공되고, 덮개 부재의 개구부에 설치되는 고리형 부재; 를 구비하는 내연 기관용 시동기가 제공됨으로써 달성될 수 있다.

따라서, 디스크 형상의 플레이트, 실질적으로 원통형인 부재 (요크), 고리형 세퍼레이터 및, 덮개 부재는 요크의 외측 표면을 사용함이 없이 서로에 대하여 축방향으로 정렬되며, 그에 따라, 요크의 외측 표면은 보다 낮은 정밀도로써 형성되는 것이 가능하다. 이러한 것은 기계 가공의 부가적인 단계 또는 그렇지 않으면 요크의 외측 표면을 고 정밀도로 마감하는 것에 대한 필요성을 제거함으로써, 제조 공정을 단순화하고 요크의 제조 비용을 저감시킨다.

제조 공정을 단순화시키고 제조 비용을 저감시키는 것과 관련하여, 고리형 세퍼레이터의 것뿐만 아니라 디스크 형상 플레이트의 최소한 하나의 축방향 돌출부가 금속 플레이트로부터 고리형 세퍼레이트 및 디스크 형상의 플레이트를 천공하는프레스 작업 공정에서 형성되는 것이 바람직스럽다. 세퍼레이터가 금속과 같은 전기적으로 도전성이 재료로 제작되는 경우에, DC 전기 모터의 음극 브러쉬에 연결된 단자는 예를 들면 스폿-용접에 의해 세퍼레이터의 최소한 하나의 축방향 돌출부들중 하나에 접착될 수 있으며, 그곳으로부터 차량 본체를 통해서 배터리의 음극 터미널에 연결된다. 스폿-용접은 세퍼레이터의 돌출부들중 하나의 후방 (또는 감속 기어 유니트를 면하는 측면)에 손상을 일으킬 수 있다. 그러나, 축방향 돌출부들은 프레스 작업에 의해 형성되고 따라서 요부가 각 축방향 돌출부의 후방에 형성되기 때문에, 스폿-용접에 의해 돌출부의 후방에서 발생된 손상은 고리형 세퍼레이터의 장치에 영향을 미치지 아니한다.

통상적으로 본 발명에 따른 내연 기관용 시동기는 DC 전기 모터의 브러쉬를 유지하도록 수지 재료로 형성된 브러쉬 홀더 지지부를 더 구비하며, 브러쉬 홀더 지지부는 세퍼레이터와 실질적으로 원통형인 부재 사이에 배치된다. 그러한 경우에, 시동기가 조립된 상태에서 세퍼레이터와 실질적으로 원통형인 부재의 단부 사이에 설부(tongue)가 가압됨으로써 브러쉬 홀더 지지부가 휘는 것이 방지되도록, 브러쉬 홀더 지지부에는 외측의 주변부로부터 반경상 외측 방향으로 연장된 설부가 형성되는 것이 바람직스럽다. 고리형 세퍼레이터의 최소한 하나의 축방향 돌출부는 축방향 돌출부가 브러쉬 홀더 지지부의 설부와 간섭하지 않도록 서로에 대하여 원주상으로 이격된 복수개의 축방향 돌출부들로 구성된다.

도 1은 본 발명에 따라서 구성된 기관 시동기의 전체적인 단면도이다.

도 2는 도 1의 스토퍼의 일부에 대한 개략적인 확대 사시도이다.

도 3은 세퍼레이터와 요크 사이의 맞물림을 도시하는 확대된 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 세퍼레이터의 정면도이다.

도 5는 세퍼레이터에 부착된 브러쉬 홀더 스테이를 도시하는 정면도이다.

도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명

1. 시동기 2. 기어 장치

3. 전기 모터 4. 출력 샤프트

5. 클러치 6. 피니언

7. 스위치 유니트 9. 솔레노이드 장치

10. 로터 샤프트 11. 저부 플레이트

12. 상부 플레이트 13. 태양 기어

이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라서 구성된 감속 기어 유니트를 구비한 기관 시동기를 도시하며, 도면의 상부 절반은 비작동 상태에서 시동기를 도시하는데 반하여, 도면의 하부 절반은 작동 상태에서 시동기를 도시한다. 도 1 에 있어서 구성 부품은 보다 명확한 도해를 고려하여 선택된 개별의 단면에서 도시되었으며, 따라서 이러한 단면들은 반드시 동일한 평면에 있지 않다는 점을 주목하여야 한다. 이러한 시동기(1)는 내연 기관을 시동하는데 필요한 토크를 발생하며, 혹성 기어 감속 기어 유니트(2)를 구비한 전기 모터(3), 감속 기어 유니트(2)를 통해서 전기 모터(3)에 연결된 출력 샤프트(4), 출력 샤프트(4)상에 미끄러질 수 있게 장착되어 있는 일방향 롤러 클러치(5)와 피니언(6), 전기 모터(3)에 이르는 전력 라인을 선택적으로 개방하고 폐쇄하는 스위치 유니트(7) 및, 피니언(6)을 축방향으로 움직이는 솔레노이드 장치(9)를 구비한다.

전기 모터(3)는 공지의 정류자 형태 DC 전기 모터로 구성되며, 이것의 로터 샤프트(10)는 이것의 우측 단부에서 저부 플레이트(11)의 중심에 추축 회전 가능하게 지지되고, 이것의 좌측 단부에서 로터 샤프트(10)에 대하여 동축선상에 배치된 출력 샤프트(4)의 우측 단부 중심에 추축 회전 가능하게 지지된다.

감속 기어 장치(2)는 전기 모터(3)의 상부 플레이트(12)의 내측 표면상에 제공된다. 감속 기어 유니트(2)는 출력 샤프트(4)에 근접한 로터 샤프트(10)의 부분안에 형성된 태양 기어(13), 태양 기어(13)와 맞물린 복수개의 혹성 기어(14) 및, 혹성 기어(14)와 맞물리도록 상부 플레이트(12)의 내측 주변을 따라 형성된 내치 링 기어(15)를 구비한다. 혹성 기어(14)를 지지하는 지지 플레이트(16)는 상부 플레이트(12)의 중심에 추축 회전되게 지지된 출력 샤프트(4)의 우측 단부에 부착된다.

상부 플레이트(12)에는 기어 덮개 (또는 덮개 부재)(17)가 부착되는데 이것은 시동기를 기관에 장착시키는 고정 브랙킷의 기능도 한다. 출력 샤프트(4)의 좌측 단부는 기어 덮개(17)의 좌측 벽의 내측 표면 중앙 부분에 의해 추축 회전 가능하게 지지된다.

출력 샤프트(4)의 중앙 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, 출력 샤프트(4)에 대한 헬리컬 스플라인(19)의 연결 부분(18a)과 출력 샤프트(4)의 좌측 단부 부분에 고정된 스토퍼 플레이트(20) 사이에 배치된 복귀 스프링(21)에 의해서 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 한정된 고리형 갭내에 수용된다.

클러치 외측 부재(18)는 일방향 롤러 클러치(5)의 클러치 내측 부재(22)와 축방향에서는 고정되지만 회전 방향으로는 자유로운 관계로써 맞물린다. 클러치 내측 부재(22)의 좌측 단부의 외측 원주 표면은 상기 언급된 피니언(6)과 일체로 형성되며, 상기 피니언(6)은 엔진을 구동하도록 엔진의 링 기어(23)와 맞물린다. 피니언(6)과 일체로 형성된 클러치 내측 부재(22)는 회전 방향과 축방향 양측에서 자유로운 관계로써 출력 샤프트(4)의 좌측 단부에 설치된다.

기어 덮개(17)의 중간 부분에는 전류 인가 코일(24)이 고정되며, 이러한 전류 인가 코일(24)은 비자성 재료로 제작된 출력 샤프트(4)를 감싼다. 전류 인가 코일(24)은 요크에 의해서 감싸이며, 상기 요크는 고리형 디스크(26) 및, 출력 샤프트(4)를 감싸는 내부 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 한정된 갭 안에는 전기자 외측 부재(27)와 전기자 내측 부재(28)가 상호 동축선상에 있고 축방향으로 미끄러질 수 있는 방식으로 배치되며, 이들은 모두 강자성 재료로 제작된다. 전기자 부재(27,28)의 좌측 단부는 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중앙 부분의 내측 표면에 마주하며, 내측 플렌지(25a)의 중앙 부분은 전기자 부재(27,28)에 대한 전극의 역할을 한다.

고리형 연결 플레이트(29)는 전기자 외측 부재(27)의 우측 단부의 외측 주변부 둘레에 설치되며, 연결 플레이트(29)의 외측 주변 부분으로부터 축방향으로 돌출된 연결 로드(38)는 전기 모터(3)의 상부 플레이트(12)를 통과한다. 연결 로드(38)의 돌출 단부에 대하여 전기 모터(3)의 정류자(31)에 근접하게 제공된 스위치 유니트(7)의 가동 접촉 플레이트(8)가 부착된다. 가동 접촉 플레이트(8)는 축방향으로 움직일 수 있는 방식으로 연결 로드(38)상에 장착되며, 코일 스프링(32)에 의해 떠있는 것처럼 지지된다.

이러한 구현예에서, 4 개의 브러쉬 홀더(33a)는 (도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이) 정류자(31)의 둘레에 배치된다. 이러한 브러쉬 홀더(33a)는 브러쉬 홀더 지지부(33)내에 일체로 형성되는데, 상기 브러쉬 홀더(33a)는 합성 수지 재료로 제작되어 이후에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 모터 케이싱(또는 요크)(44)과 기어 덮개(17) 사이에 안정되게 장착된다. 스위치 유니트(7)의 고정된 접촉 플레이트(34)는 브러쉬 홀더 지지부(33)에 고정되며, 상기 언급된 가동 접촉 플레이트(8)는 이것이 고정 접촉 플레이트(34)와 맞물릴 수 있고 그로부터 해제될 수 있도록 제공된다.

피니언 유니트가 축방향으로 움직일때 일방향 롤러 클러치(5)와 피니언(6)을 구비하는 피니언 유니트의 우측 단부 표면이 홀더(25)의 좌측 단부 표면과 맞닿는 것을 방지하기 위하여, 수지 재료로 제작될 수 있는 고리형 스토퍼(30)가 그 사이에 배치된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 스토퍼(30)에는 이것의 외측 주변 표면상에 방사상 외측으로 돌출한 복수개의 설부(30a)가 제공된다. 클러치 외측 부재(18)를 면하는 각 설부(30a)의 표면상에는 돌출부(30b)가 형성된다. 각 설부(30a)는, 돌출부(30b)가 형성되는 측면에 대향하는 이것의 측면상에서 중공형으로 이루어짐으로써, 각 설부(30a)는 반경 방향에서 보았을때 [ 형상을 가진다. 이것은 설부(30a)에 축방향의 탄성을 제공한다. 기어 덮개(17)에는 이것의 내측 주변 표면상에 복수개의 요부(17a)가 형성되는데, 이러한 요부들은 설부(30a)를 수용하도록 설부(30a)와 정렬된다.

전기자 외측 부재(27)는 항상 전류 인가 코일(24)에 대한 홀더(25)의 내부 플렌지(25a)와 전기자 외측 부재(27) 사이에 배치된 복귀 스프링(35)에 의해 우측으로 강제되며, 정상적으로는 스위치 유니트(7)의 가동 및 고정 접촉 플레이트를 서로로부터 분리시키는 이것의 중립 위치에 있게 된다.

전기자 내측 부재(28)는 클러치 외측 부재(18)의 복귀 스프링(21)보다 약한 코일 스프링(36)에 의해서 항상 상부 플레이트(12)에 대하여 좌측으로 강제된다. 전기자 내측 부재(28)는 클러치 외측 부재(18)의 우측 단부와 맞물리는 좌측 단부를 가지는 비 자성 재료로 제작된 변환 부재(37)에 연결된다. 전류 인가 코일(24)은 도면에 도시되지 아니한 점화 스위치에 대하여 스위치 유니트(7)에 제공된 연결부를 통해서 전기적으로 연결된다. 스위치 유니트(7)의 고정된 접촉 플레이트(34)는 전력 터미널을 통해서 도면에 도시되지 아니한 배터리의 양극 터미널에 전기적으로 연결되며, 한쌍의 양극 브러쉬에 연결된 한쌍의 피그테일(pigtail)(또는 리이드)(40a)은 스위치 유니트(7)의 가동 접촉 플레이트(8)에 부착된다. 한쌍의 음극 브러쉬(41)는 양극 브러쉬에 대하여 선대칭으로 대향하는 위치에 제공된다. 이러한 음극 브러쉬(41)에 대한 피그테일(40b)은 이후에 설명될 금속성 고리형 세퍼레이터 (또는 중심 플레이트)(43)에 연결되며, 도면에 도시되지 아니한 차량 본체와 기어 덮개(17)를 통해서 배터리의 음극 터미널에 연결된다. 스위치 유니트(7)는 양극 브러쉬에 의해 측면에 위치한 공간내에 제공된다.

금속성의 고리형 세퍼레이터(43)는 상부 플레이트(12)와 정류자(31) 사이에 배치되어 감속 기어 유니트(2)를 전기 모터(3)로부터 분리시킨다. 세퍼레이터(43)의 중심 부분에는 원통형 부분(43a)이 제공되며, 이 원통형 부분(43a)은 정류자(31)를 향해서 돌출하고 이것의 내측 원주 표면은 로터 샤프트(10)의 외측 원주 표면을 수용하여 그 사이에 작은 갭(gap)을 한정한다. 원통형 부분(43a)의 자유 단부는 정류자(31)의 축방향 단부 표면내에 형성된 요부(31a)에 수용되어 그리이스(grease)가 감속 기어 유니트(2)로부터 정류자(31)로 누설되는 것을 방지한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 단부 플레이트(11)는 요크(44)와 세퍼레이터(43)를 통해서 연장되는 관통 볼트(45)에 의해 기어 덮개(17)에 연결된다. 비록 도 1에서는 기관 시동기(1)의 하부 부분에서 축방향으로 연장되는 단지 하나만의 관통 볼트(45)가 도시되었지만, 실제로는 두개의 관통 볼트(45)가 기관 시동기(1)의 양쪽 측부 부분에서 연장된다. 요크(44)의 우측단은 저부 플레이트(11)상에 형성된 축방향 돌출부(11a)에 설치되며, 요크(44)의 우측 단부 부분의 내측 표면은 축방향 돌출부(11a)의 외측 표면과 맞물린다. 도 1로부터 상이한 단면도를 도시하는 도 3 에서 나타낸 바와 같이, 요크(44)의 좌측 단부는 세퍼레이터(43)상에 형성된 축방향 돌출부(43b)(도 4)상에 설치되며, 요크(44)의 좌측 단부 부분의 내측 표면은 축방향 돌출부(43b)의 외측 표면과 맞물린다. 세퍼레이터(43)는 다시 기어 덮개(17)의 개구부내에 설치되어 개구부 둘레에 형성된 내측의 단차 부분(17b)에 의해 형성되고, 세퍼레이터(43)의 외측 표면(43c)은 기어 덮개(17)의 내측 표면과 맞물린다. 따라서, 세퍼레이터(43), 요크(44) 및, 저부 플레이트(11)는 저부 플레이트(11)와 세퍼레이터(43) 상에 형성된 축방향 돌출부상에 요크(44)를 설치함으로써 축방향으로 정렬되며, 반면에 기어 덮개(17)와 세퍼레이터(43)는 세퍼레이터(43)를 기어 덮개(17)의 개구부내에 설치함으로써 축방향으로 정렬된다. 따라서, 요크(44)는 기어 덮개(17)내로 설치되지 않으며, 그러므로 요크(44)의 외측 표면은 외측으로만 노출되고 정렬에서 사용되지 않게 되어, 요크(44)의 외측 표면을 고 정밀도로써 형성할 필요성이 제거되고 그에 따라 요크(44)의 제작이 용이해진다.

저부 플레이트(11)의 축방향 돌출부(11a)와 세퍼레이터(43)의 축방향 돌출부(43b)는 금속성 플레이트로부터 세퍼레이터(43)와 저부 플레이트(11)를 천공하는 프레스 가공 공정에서 형성될 수 있다. 이러한 점은, 비록 분리 부분을 저부 플레이트(11)와 세퍼레이터(43)에 접합시키거나 또는 그들을 기계 가공하는 것과 같은 다른 방법으로써 축방향 돌출부가 제공될 수 있을지라도, 정렬에서 사용되는 세퍼레이터(43)의 외측 표면(43c)뿐만 아니라 축방향 돌출부(11a,43b)가 충분한 정밀도와 낮은 비용으로써 형성될 수 있게 한다.

도 4는 고리형 세퍼레이터(43)의 정면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(43)는 이것의 측면에서 두개의 반경 방향으로 움츠러든 부분을 가지며, 이를 통해서 관통 볼트(45)가 축방향으로 연장된다. 도 5는 고리형 세퍼레이터(43)에 부착된 브러쉬 홀더 지지부(33)를 도시하는 정면도이다. 브러쉬 홀더 지지부(33)는 세퍼레이터(43)의 움츠러든 부분에 제공되어 있는 쥐는 핑거(43d)에 의해서 고리형 세퍼레이터(43)에 고정된다. 4 개의 브러쉬 홀더(33a)들중 각 외측 주변부로부터 설부(33b)가 반경상 외측 방향으로 연장된다. 조립된 상태에서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 이러한 설부(33b)들은 수지 재료로 만들어진 브러쉬 홀더 지지부(33)의 휨을 방지하기 위하여 요크(44) 단부의 대응하는 움츠러든 부분과 세퍼레이터(43) 사이에서 가압된다. 세퍼레이터(43)의 축방향 돌출부(43b)는 이들이 브러쉬 홀더 지지부(33)의 설부(33b)와 간섭하지 않도록 서로로부터 원주상으로 이격되어 있다. 따라서, 축방향 돌출부(43b)의 제공은 브러쉬 홀더 지지부(33)의 부착에 부정적으로 영향을 미치지 아니한다. 음극 피그테일(40b)의 쌍은 스폿 용접에 의해 최하부 축방향 돌출부(43b)에 연결된다. 스폿-용접은 돌출부(43b)의 후방에 (또는 감속 기어 유니트(2)를 면하는 측면에) 손상을 일으킬 수 있다. 그러나, 최하부의 돌출부를 구비하는 각 축방향 돌출부(43b)는 프레스 작업에 의해서 형성되고 따라서 요부는 그것의 후방상에 형성되기 때문에, 스폿-용접에 의해 후방에 발생된 손상은 고리형 세퍼레이터(43)의 배치에 영향을 미치지 아니한다.

이제 상기에 도시된 기관 시동기의 작동이 다음에 설명될 것이다. 비작동 상태에서, 전류가 전류 인가 코일(24)에 공급되지 않기 때문에, 전기자 외측 부재(27)는 복귀 스프링(35)의 힘 아래에서 이것의 최우측 상태에 있게 된다. 동시에, 복귀 스프링(21)에 의해서 강제된 클러치 외측 부재(18)는 피니언(6)이 링 기어(23)로부터 해제되는 결과로써 전기자 내측 부재(28), 변환 부재(37) 및, 피니언(6)과 일체인 클러치 내측 부재(22)와 함께 이것의 최우측 위치에 있게 된다.

점화 스위치가 기관 시동 위치로 전환되었을때, 전류는 전류 인가 코일(24)에 공급되어 전류 인가 코일을 자화시킨다. 일단 전류 인가 코일이 자화되면, 자기 플럭스를 도전시키는 자기 경로가 전기자의 내측 및 외측 부재(27,28)내에 설정되며, 그에 의해서 전기자 내측 및 외측 부재(27,28)가 좌측으로 움직인다. 전기자 외측 부재(27)는, 이것이 전기자 내측 부재(28)보다 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중앙 부분(극)에 더 근접하므로, 전기자 내측 부재(28) 이전에 움직인다. 결과적으로, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 전기자 외측 부재(27)에 부착되고 그에 대해서 전기 모터(3)의 브러쉬의 피그 테일(40a)이 연결되는 가동 접촉 플레이트(8)는 배터리에 연결된 고정 접촉 플레이트(34)와 접촉되도록 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 우측 단부에 일체로 형성된 외측 플렌지(27a)가 고리형 디스크(26)와 접촉되었을때, 전기자 외측 부재(27)의 좌측 단부 표면과 내측 플렌지(25a)의 중앙 부분 사이에 한정된 특정의 갭(gap)과 함께 정지하게 된다.

로터 샤프트(10)가 회전할때, 이러한 회전은 감속 기어 유니트(2)에 의해서속도가 감속되어, 출력 샤프트(4)에 전달된다. 헬리컬 스플라인(19)을 통해서 출력 샤프트(4)와 맞물리는 클러치 외측 부재(18)의 관성 때문에, 헬리컬 스플라인(19)에 기인한 축방향 힘은 클러치 외측 부재(18)에 적용되어, 이것이 좌측으로 움직이게 한다. 동시에, 전류 인가 코일(24) 및 코일 스프링(36)으로부터의 압력에 의해 좌측 방향 인력을 받게되는 전기자 내측 부재(28)는 좌측으로 움직이기 시작한다. 이러한 힘은 변환 부재(37)를 통해서 축방향 힘으로서 클러치 외측 부재(18)에 적용된다.

이러한 축방향 힘은 클러치 외측 부재(18)를 복귀 스프링(21)의 편향력에 대해서 좌측 방향으로 밀어내며, 클러치 외측 부재(18)와 일체화되고 따라서 클러치 외측 부재(18)와 일체화되게 맞물리는 피니언(6)도 좌측으로 밀리게 된다. 일단 클러치 외측 부재(18)가 스토퍼 플레이트(20)와 맞물리고, 피니언(6)이 링 기어(23)와 완전히 맞물리게 되면, 출력 샤프트(4)의 회전은 링 기어(23)에 전달되며 기관이 시동된다. 이러한 시점에, 전기자 내측 부재(28)의 좌측 단부 표면은 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중심 부분에 맞물리고, 전기자 내측 부재(28)와 일체로 움직였던 변환 부재(37)의 좌측 단부 표면과 클러치 외측 부재(18) 사이에는 작은 갭이 한정된다. 전기자 내측 부재(28)는 이것이 홀더(25)의 내측 플렌지(25a)의 중앙 부분에 맞물릴때 전류 인가 코일(25)의 최대 인력을 수용하기 때문에, 피니언(6)이 링 기어(23)로부터 해제되는 경향이 있는 힘을 받을때조차도, 클러치 외측 부재(18)의 우측 방향 운동은 변환 부재(37)에 의해 방지되며, 피니언(6)은 링 기어(23)로부터 해제되는 것이 방지된다.

전기자 내측 및 외측 부재(27,28)가 완전한 행정으로 움직인 이후에, 이들을 정지 상태로 유지하는데 필요한 전류는 전기자 내측 및 외측 부재(27,28)의 운동을 시동시키는데 필요한 것보다 실질적으로 작다. 즉, 피니언(6)을 구비하는 일방향 롤러 클러치(5)의 운동을 시동시키는 헬리컬 스플라인(19)에 기인하는 축방향 힘을 이용함으로써, 전류 인가 코일(24)의 출력 요건이 감소될 수 있으며, 전류 인가 코일(24)의 크기도 그에 따라서 감소될 수 있다. 일단 기관이 시동되고 기관의 회전 속도가 피니언(6)의 회전 속도를 초과하면, 피니언(6)은 통상적인 기관 시동기에서와 같은 방식으로 일방향 롤러 클러치(5)에 의해 자유로이 회전을 시작하게 될 것이다.

전류 인가 코일(24)에 대한 전류의 공급이 중단되었을때, 클러치 외측 부재(18)에 작용하는 복귀 스프링(21)의 편향력과 전기자 외측 부재(27)에 작용하는 복귀 스프링(35)의 편향력에 기인하여, 피니언(6)은 링 기어(23)로부터 해제되며, 전기 모터(3)는 정지한다.

따라서, 본 발명에 다른 기관 시동기에서, 요크의 외측 표면은 기어 덮개, 세퍼레이터, 요크 및, 저부 플레이트를 축방향으로 정렬시키는데 사용되지 아니하며, 그러므로 이것의 내측 표면을 고 정밀도로써 형성될 필요가 없다. 이러한 점은 용이하고 단순한 제조 공정에 이르게 할 수 있으며, 따라서 엔진 시동기의 저감된 제작 비용에 이르게 할 수 있다. 요크가 그 위에 설치되는 저부 플레이트와 세퍼레이터상에 형성된 축방향 돌출부는 금속성 플레이트로부터 저부 플레이트와 세퍼레이터를 천공하는 프레스 작업 공정에서 충분한 정밀도로써 형성될 수 있으며, 따라서 이러한 구성 부품의 제조 비용이 증가되는 것을 방지한다. 세퍼레이터상의 돌출부들은 이들이 기관 시동기의 다른 구성 부품들의 정렬을 방해하지 않도록 서로로부터 원주상에서 이격되어 있다.

본 발명은 바람직한 구현예에 관련되어 설명되었을지라도, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 첨부된 청구 범위에서 정해진 본 발명의 범위롤 벗어남이 없이도 다양한 변형과 수정이 가능하다는 점이 명백할 것이다.

본 발명에 따른 기관 시동기는 전기 모터용 요크의 외측 표면을 낮은 정밀도로 형성될 수 있게 함으로써 제조 공정을 단순화하고 기관 시동기의 비용을 저감시킬 수 있다.

Claims (6)

1. DC 전기 모터; 출력 샤프트; 스플라인을 통해서 출력 샤프트에 연결된 피니언 유니트; 전기 모터의 출력을 출력 샤프트를 통하여 피니언 유니트에 전달하도록 피니언 유니트와 전기 모터 사이에 배치된 감속 기어 유니트; 피니언 유니트를 기관의 링 기어와 맞물리도록 축방향으로 움직이는 솔레노이드 장치; 최소한 피니언과 감속 기어 유니트를 감싸고, 전기 모터에 면하는 개구부를 가지는 덮개 부재; 전기 모터에 대한 요크의 역할을 하도록 전기 모터를 감싸는 실질적으로 원통형인 부재; 피니언 유니트로부터 반대로 면하는 전기 모터의 단부를 덮는 디스크 형상의 플레이트; 및, 감속 기어 유니트와 전기 모터를 서로로부터 분리하도록 감속 기어 유니트와 전기 모터 사이에 배치된 고리형 세퍼레이터;를 구비하고, 디스크 형상의 플레이트에는 디스크 형상의 플레이트와 실질적으로 실린더형의 부재를 서로에 대하여 정렬하도록 실린더 부재의 일 단부 부분의 내측 표면에 맞물리는 최소한 하나의 축방향 돌출부가 제공되고, 고리형 세퍼레이터에는 고리형 세퍼레이터와 실질적으로 원통형인 부재를 서로 정렬하도록 실질적으로 원통형인 부재의 다른 단부 부분의 내측 표면에 맞물리는 최소한 하나의 축방향 돌출부가 제공되며, 고리형 세퍼레이터는 덮개 부재의 개구부내로 설치되는 내연 기관용 시동기.
2. 제 1 항에 있어서, 디스크 형상의 플레이트와 이것의 최소한 하나의 축방향 돌출부는 프레스 가공에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.
3. 제 1 항에 있어서, 고리형 세퍼레이터와 이것의 최소한 하나의 축방향 돌출부는 프레스 가공에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.
4. 제 3 항에 있어서, 세퍼레이터는 전기적으로 도전성인 재료로 제작되며, DC 전기 모터의 음극 브러쉬에 연결된 리이드는 세퍼레이터의 최소한 하나의 축방향 돌출부들중 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.
5. 제 1 항에 있어서, DC 전기 모터의 브러쉬를 유지하는 수지 재료로 형성된 브러쉬 홀더 지지부를 더 구비하고, 브러쉬 홀더 지지부는 세퍼레이터와 실질적으로 원통형인 부재 사이에 배치되며, 시동기의 조립 상태에서 설부(tongue)가 세퍼레이터와 실질적으로 원통형 부재의 단부 사이에 가압되도록 외측 주변부로부터 반경상 외측 방향으로 연장되는 설부가 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.
6. 제 5 항에 있어서, 고리형 세퍼레이터의 최소한 하나의 축방향 돌출부는 복수개의 축방향 돌출부로 구성되며, 상기 돌출부들은 이들이 브러쉬 홀더 지지부의 설부와 간섭하지 않도록 서로로부터 원주상으로 이격되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 시동기.