KR20000025256A - 내연기관용 시동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관용 시동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네틱 스위치의 동작을 피니언의 치합력으로 전달하는 이동레버에 관한 것이다.

본 발명에 따른 시동장치의 이동레버는 이동레버의 중앙부에 곡면돌출부를 형성하고, 이 곡면돌출부가 평면상으로 구성된 지지면에 지지되게 하여 이동레버의 회동시에 곡면돌출부가 구름운동을 하도록 함으로써, 이동레버의 회동에 따라 지지점이 이동되어 레버비가 변화되게 하였다. 따라서, 초기상태에서 상단부쪽 거리는 길어지게 되어 플런저의 최초 기동시 힘이 적게 걸리는 반면, 하단부쪽 거리는 짧아지게 되어 환형부재를 밀어주는 힘이 커지게 되고, 플런저가 동작되어 이동레버가 회동될수록 상단부쪽의 거리는 짧아지게 되고 하단부 쪽의 거리는 길어지게 된다. 즉, 마그네틱 스위치의 플런저에 걸리는 부하는 최초에 적게 걸리고 나중에 크게 걸리게 되어, 효율적인 힘의 분배가 가능하게 된다.

Description

내연기관용 시동장치

본 발명은 내연기관용 시동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네틱 스위치의 동작을 피니언의 치합력으로 전달하는 이동레버에 관한 것이다.

일반적으로 시동장치는 최초의 흡입과 압축행정에 필요한 에너지를 외부로부터 공급해주는 것으로, 직류전동기의 회전력을 이용하여 내연기관 플라이휠의 링기어를 회전시키는 장치이다.

이러한 종래의 시동장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 내부에 회전력을 발생시키는 전동기(11)가 구비되고, 이 전동기(11)의 회전축(12) 일단부에는 전동기(11)의 회전속도를 감속시켜 큰 출력을 발생시키는 유성기어 감속장치(13)가 구비되어 있다. 또한, 상기 감속장치(13)에는 전동기의 회전축(11)과 동일한 축선을 이루도록 설치된 출력축(14)이 연결되어 있다. 그리고 이 출력축(14)의 외면에는 축력축(14)으로 전해지는 회전력을 플라이휠의 링기어(미도시)로 전달할 수 있도록 횡방향으로 습동되는 피니언(15)이 설치되며, 이 피니언(15)의 일측에는 기관이 시동되었을 때 회전력의 역전달을 방지하는 오버러닝 클러치(16)가 구비되어 있다. 이때, 오버러닝 클러치(16)는 출력축(15)의 외면에 스플라인 치형으로 결합되어 피니언(15)과 함께 습동되게 된다.

또한, 도면상에서 전동기(11)의 상측에는 상기 피니언(15)이 플라이휠의 링기어 쪽으로 이송되어 치합될 수 있게 하는 마그네틱 스위치(17)가 설치되어 있다. 이 마그네틱 스위치(17)는 보빈에 권취된 여자코일(18)과, 여자코일(18)의 일측 내부에 진입되어 설치되는 고정철심(19)과, 고정철심(19)에 대응하는 가동철심으로 이루어진 플런저(20)와, 플런저(20)와 고정철심(19)사이에 설치되는 복원스프링(21) 등으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 마그네틱 스위치(17)와 오버러닝 클러치(16) 사이에는 플런저(20)가 동작될 때, 피니언(15)이 이송되어 링기어와 치합되게 하는 이동레버(22)가 설치되어 있다. 이 이동레버(22)는 일단부가 플런저(20)의 중심부에 설치된 후크(23)에 결합되어 있고, 타단부가 오버러닝 클러치(16)의 일측에 결합되어 있으며, 양단 사이의 중앙부가 본체(10)의 내측에 형성된 지지부(10a,10b)에 지지되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 시동장치는 마그네틱 스위치(17)에 전원이 인가되면, 여자코일(18)이 자화되어 고정철심(19)과 플런저(20) 사이에 인력이 발생되고, 이 인력에 의해 플런저(20)가 고정철심(19) 쪽으로 이동된다. 그리고 플런저(20)가 이동되면 이와 연동하는 이동레버(22)가 상기 지지부(10a,10b)를 축으로 회전되면서 오버러닝 클러치(16)와 피니언(15)을 축방향으로 이송시켜 피니언(15)을 링기어와 치합시키게 된다. 이 상태에서 전동기(11)가 구동되면 출력축(14)으로 전달된 회전력이 오버러닝 클러치(16) 및 피니언(15)을 통해 링기어로 전해지게 된다.

그런데, 이러한 동작이 이루어지는 동안, 종래 시동장치의 플런저(20)에는 오버러닝 클러치(16)와 피니언(15)이 정지된 상태에서 마찰력이 크기 때문에, 최초로 움직이게 될 때 가장 큰 부하가 걸리게 된다. 이에 반하여, 마그네틱 스위치(17)의 플런저(20)와 고정철심(19) 사이의 공극은 동작전 초기상태일 때 가장 많이 벌어진 상태가 되어 있기 때문에 고정철심(19)과 플런저(20) 사이의 인력이 가장 약하게 나타나게 된다.

따라서, 종래의 시동장치는 플런저(20)가 초기 기동될 때 충분한 힘을 가지고 이동레버(22)를 당겨줄 수 있도록 하기 위해, 여자코일(18)의 권선수와 입력전류를 필요이상으로 크게 해야 했고, 이로 인해 마그네틱 스위치(17)의 크기와 무게가 커질 뿐만 아니라, 시동장치의 가격이 비싸지는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이동레버의 회전각도에 따라 이동레버의 지지점이 이동되어 레버비가 가변되게 함으로써, 플런저의 최초 기동시 부하가 적게 걸리게 하는 내연기관용 시동장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 시동장치의 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이동레버가 적용된 시동장치의 구조를 보인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 이동레버의 동작전 초기 상태를 보인 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 이동레버의 동작후 회전중심이 이동된 상태를 보인 도면이다.

도 5는 본 발명의 따른 다른 실시예를 도시한 것으로, 지지면과 곡면돌출부에 기어부가 형성된 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 이동레버가 지지되는 본체에 곡면돌출부가 형성된 것이다.

도 7은 도 6의 곡면돌출부 및 이에 접하는 이동레버의 일측에 기어부가 형성된 것을 도시한 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 전동기부, 31: 회전축,

32: 회전자, 33: 회전자 코일,

34: 고정자, 35: 정류자,

36: 브러시장치, 40: 동력전달부,

41: 출력축, 42: 피니언,

43: 오버러닝 클러치, 44: 환형부재,

45: 출력축의 플랜지부, 50: 감속장치,

51: 태양기어, 52: 유성기어,

53: 내접기어, 54: 지지핀,

60: 마그네틱 스위치, 61: 여자코일,

62: 고정철심, 63: 플런저,

64: 복귀스프링, 65: 후크,

70: 이동레버, 71,83: 곡면돌출부,

72: 슬롯, 80: 지지면,

71a,80a,83a,73: 기어부, 100: 본체.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 본체의 내측에 설치되며 회전력을 발생시키는 전동기부와, 상기 전동기부의 회전축과 연결되며 상기 회전축의 측방에 설치되는 출력축과, 상기 출력축으로 전달되는 회전력을 플라이휠의 링기어로 전달할 수 있도록 상기 출력축의 외면에 습동 가능하게 설치되는 피니언 및 오버러닝 클러치와, 상기 피니언 및 오버러닝 클러치를 이동시켜 상기 링기어와 치합시킬 수 있도록 일단부가 마그네틱 스위치의 플런저와 연결되고 타단부가 상기 오버러닝클러치의 일측에 연결되며 그 중앙부가 상기 본체의 내측에 회동 가능하게 지지되는 이동레버를 구비하는 내연기관용 시동장치에 있어서,

상기 플런저가 동작될 때 상기 이동레버의 지지점이 상기 이동레버의 회동각에 따라 이동되어 레버비가 가변될 수 있도록 상기 본체의 내부 일측에 형성되어 상기 이동레버가 지지되는 평면상의 지지면과, 상기 지지면에 접하여 구름운동을 하도록 상기 이동레버의 일측에 형성되는 곡면돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 이동레버가 적용된 시동장치의 구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 이동레버의 동작전 초기 상태를 보인 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 이동레버의 동작후 회전중심이 이동된 상태를 보인 도면이다. 그리고, 도 5, 도 6, 도 7은 본 발명에 따른 이동레버의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 이동레버가 적용된 시동장치는 이에 도시된 바와 같이, 본체(100)의 내부에 회전력을 발생시키는 전동기부(30)와, 전동기부(30)에서 발생된의 회전력을 플라이휠의 링기어(미도시)로 전달해주는 동력전달부(40)와, 동력전달부(40)와 전동기부(30)의 사이에 설치되어 전동기의 회전속도를 감속시켜 큰 출력을 발생시키는 유성기어 감속장치(50)와, 상기 동력전달부(40)의 피니언(42)을 이동시켜 동력전달을 단속하는 마그네틱 스위치(60)와, 상기 피니언(42)이 이송되도록 마그네틱 스위치(60)와 동력전달부(40) 사이에 설치되는 이동레버(70) 등으로 크게 구성된다.

상기 전동기부(30)는 일반적인 전동기의 구성과 마찬가지로, 회전축(31)에 설치된 회전자(32) 및 회전자 코일(33)이 구비되고, 회전자(32)의 외측에 원통상의 고정자(34)가 구비되며, 회전자(32)의 일측방에는 회전자 코일(33)에 전원을 인가할 수 있도록 정류자(35) 및 브러시장치(36)가 설치된다.

상기 동력전달부(40)는 전동기의 회전축(31)과 동일한 축선을 이루도록 회전축(31)의 측방에 설치되는 출력축(41)이 구비되고, 이 출력축(41)의 외면에는 출력축(41)으로 전해지는 회전력을 플라이휠의 링기어로 전달할 수 있도록 횡방향으로 습동되는 피니언(42)이 설치된다. 또한, 피니언(42)의 일측에는 기관이 시동되었을 때 회전력의 역전달을 방지하는 오버러닝 클러치(43)가 설치된다. 이때, 오버러닝 클러치(43)는 출력축(41)의 외면에 스플라인 치형으로 결합되어 피니언(42)과 함께 습동되게 된다.

또한, 상기 전동기(30)의 회전축(31)과 동력전달부(40)의 출력축(41) 사이에 설치되는 상기 유성기어 감속장치(50)는 전동기의 회전축(31) 외주면에 형성된 태양기어(51)와, 이 태양기어(51)의 외주부에 설치되어 태양기어(51)와 맞물려 회동되는 복수의 유성기어(52)와, 이 복수의 유성기어(52) 외측에 고정되게 설치되어 상기 유성기어(52)와 이물림되는 원통상의 내접기어(53)로 구성된다. 그리고, 상기 출력축(41)의 단부에는 원판상의 플랜지부(45)가 형성되고 이 플랜지부(45)에 복수의 유성기어(52)가 지지되는 지지핀(54)이 설치된다. 따라서 전동기 회전축(31)의 태양기어(51)가 회전될 때 유성기어(52)는 자전과 공전을 하게 되는데, 유성기어(52)의 공전이 지지핀(54)에 전해지게 되어 출력축(41)의 감속이 이루어지게 된다.

또한, 상기 마그네틱 스위치(60)는 보빈에 권취된 여자코일(61)과, 여자코일(61)의 일측 내부에 진입되어 설치되는 고정철심(62)과, 고정철심(62)에 대응하는 가동철심으로 이루어진 플런저(63)와, 플런저(63)와 고정철심(62)사이에 설치되는 복원스프링(64) 등으로 구성된다. 따라서 마그네틱 스위치(60)는 여자코일(61)이 자화되면 고정철심(62)과 플런저(63) 사이에 발생되는 인력으로 인해 플런저(63)가 동작되게 된다.

그리고, 상기 이동레버(70)는 일단부가 플런저(63)의 중심부에 설치된 후크(65)에 결합되고, 타단부가 오버러닝 클러치(43)의 일측에 결합되며, 양단 사이의 중앙부가 본체(100)의 내측에 평면상으로 형성된 지지면(80)에 지지된다. 따라서, 상기 플런저(63)가 동작될 때 이동레버(70)가 지지면(80)에 지지되는 지지점을 축으로 회전되어 오버러닝 클러치(43)와 피니언(42)을 이동시킴으로써 피니언(42)이 플라이휠의 링기어와 치합되게 된다. 이때, 오버러닝 클러치(43)의 일측에는 링형상의 환형부재(44)가 설치되고, 이 환형부재(44)에 이동레버(70)의 일단부가 결합되어 오버러닝 클러치(43)를 밀어주게 된다.

한편, 본 발명에 따른 이동레버(70)는 플런저(63)의 동작으로 이동레버(70)가 회전될 때, 이 이동레버(70)의 레버비가 가변되게 함으로써 플런저(63)의 초기 동작에 소요되는 힘을 최소화 할 수 있도록, 이동레버(70)의 중앙부에 곡면돌출부(71)가 형성된다. 그리고, 이 곡면돌출부(71)는 평면으로 구성된 지지면(80)에 지지되어 구름운동을 하게 된다.

또한, 상기 이동레버(70)는 지지점을 이루는 곡면돌출부(71)가 구름운동을 하여 지지점이 이동되기 때문에 중앙부가 자유로운 상태가 되게 되고, 상단부와 하단부가 각각 플런저의 후크부(65)와 오버러닝 클러치(43) 후단부에 설치된 환형부재(44)에 결합되게 된다. 이때, 이동레버(70)의 상단부와 하단부는 후크(65) 및 환형부재(44)에 설치된 고정핀(46,66)에 끼워져 설치되는데, 이동레버(70)의 하단부는 이동레버(70)의 회동시에 두 점 사이의 거리가 조절되어 원활하게 회동될 수 있도록 길이 방향의 슬롯(72)이 형성된다. 본 실시 예에서는 상기 슬롯(72)이 환형부재(44)와 결합되는 이동레버(70)의 하부에 형성되었지만, 상측에 슬롯이 형성되고 하부가 환형부재(44)에 힌지결합이 될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 이동레버(70)는 중앙부가 고정되지 않기 때문에 이동레버(70)의 동작시에 지지부의 유동이 최소화되어 오버러닝 클러치(43) 및 피니언(42)이 원활하게 복귀될 수 있도록, 본체(100)의 내측에는 곡면돌출부(71)의 이면을 지지해주는 지지턱(81)이 마련된다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동레버의 동작을 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

최초의 상태에서 플런저(63)는 후퇴되어 있는 상태이므로, 도 3에서 처럼 이동레버(70)의 곡면돌출부(71)의 하부가 지지면(80)과 접촉된 상태가 되기 때문에, 이 지지점(C)으로부터 플런저의 후크부(65)와 결합되는 이동레버(70)의 상단부 사이의 거리(L1)는 멀어지게 되고, 지지점(C)으로부터 하단부 사이의 거리(L2)는 가까워지게 된다. 즉, 상단부쪽 거리(L1)는 길어지게 되어 플런저(63)의 최초 기동시 힘이 적게 걸리는 반면, 하단부쪽 거리(L2)는 짧아지게 되어 환형부재(44)를 밀어주는 힘이 커지게 된다.

그리고, 마그네틱 스위치부(60)에 전원이 인가되어 플런저(63)가 동작되게 되면, 도 4에서 처럼 후크부(65)가 당겨지게 되고, 이동레버(70)는 지지점(C')를 축으로 회동을 하게된다. 이때, 이동레버(70)의 곡면돌출부(70)는 평면으로 구성된 지지면(80)에서 구름운동을 하게 되어 지지점(C')이 하측에서 상측으로 소정거리(M) 만큼 이동을 하게 된다. 따라서 이동레버(70)는 지지점(C')으로부터 상단부사이의 거리(L1')는 짧아지고, 반대로 하단부 사이의 거리(L2')는 길어지게 된다. 즉, 플런저(63)가 이동될수록 상단부쪽의 거리(L1')는 짧아지게 되고, 하단부쪽 거리(L2')는 점점 길어지게 되는 것이다.

이처럼, 본 발명에 따른 시동장치는 이동레버(70)의 회전에 따라 그 지지점(C)이 이동되어 레버비가 변하게 되므로, 마그네틱 스위치(60)의 플런저(63)에 걸리는 부하가 최초에 적게 걸리고, 나중에 크게 걸리게 되어 효율적인 힘의 분배가 가능하게 된다.

따라서, 작은 용량의 마그네틱 스위치(60)를 적용한다하더라도 시동장치의 초기동작이 원활하게 수행되어 피니언(42)을 링기어 쪽으로 밀어줄 수 있게 된다.

한편, 도 5, 도 6, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 보인 것으로, 도 5는 지지면(80)과 곡면돌출부(71)에 상호 맞물리는 기어부(71a,80a)가 형성된 것이다. 이는 이동레버(70)가 회동을 할 때, 곡면돌출부(71)와 지지면(80)사이의 미끌림이 방지되어 지지점(C)의 변화가 정확하게 이루어지도록 하기 위함이다.

도 6은 지지면(80)의 위치에 곡면돌출부(83)가 형성되고, 이동레버(70)는 평행한 막대상으로 제작된 것으로, 이 또한, 이동레버(70)의 회동시에 지지점(C)이 변화가 가능하게 된다. 그리고 도 7은 지지점(C)의 변화가 정확하게 이루어지도록, 도 6에서의 곡면돌출부(83)와 이동레버(70)의 일측에 상호 맞물리는 기어부(73,83a)가 형성된 것이다.

여기에서 나타낸 다른 실시 예들은 모두 이동레버(70)의 회동시에 지지점(C)이 이동되는 본 발명의 기본 사상에서 출발된 것으로, 구성적인 부분에서 약간의 변형을 가감하여 실시한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시동장치의 이동레버는 이동레버의 중앙부에 곡면돌출부를 형성하고, 이 곡면돌출부가 평면상으로 구성된 지지면에 지지되게 하여 이동레버의 회동시에 곡면돌출부가 구름운동을 하도록 함으로써, 이동레버의 회동에 따라 지지점이 이동되어 레버비가 변화되게 하였다. 따라서, 초기상태에서 상단부쪽 거리는 길어지게 되어 플런저의 최초 기동시 힘이 적게 걸리는 반면, 하단부쪽 거리는 짧아지게 되어 환형부재를 밀어주는 힘이 커지게 되고, 플런저가 동작되어 이동레버가 회동될수록 상단부쪽의 거리는 짧아지게 되고 하단부 쪽의 거리는 길어지게 된다. 즉, 마그네틱 스위치의 플런저에 걸리는 부하는 최초에 적게 걸리고 나중에 크게 걸리게 되어, 효율적인 힘의 분배가 가능하게 됨으로써, 마그네틱 스위치의 용량을 줄여 시동장치의 크기와 무게가 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 본체(100)의 내측에 설치되며 회전력을 발생시키는 전동기부(30)와, 상기 전동기부의 회전축(31)과 연결되며 상기 회전축의 측방에 설치되는 출력축(41)과, 상기 출력축으로 전달되는 회전력을 플라이휠의 링기어로 전달할 수 있도록 상기 출력축의 외면에 습동 가능하게 설치되는 피니언(42) 및 오버러닝 클러치(43)와, 상기 피니언 및 오버러닝 클러치를 이동시켜 상기 링기어와 치합시킬 수 있도록 일단부가 마그네틱 스위치(60)의 플런저(63)와 연결되고 타단부가 상기 오버러닝클러치(43)의 일측에 연결되며 그 중앙부가 상기 본체(100)의 내측에 회동 가능하게 지지되는 이동레버(70)를 구비하는 내연기관용 시동장치에 있어서,

   상기 플런저(63)가 동작될 때 상기 이동레버(70)의 지지점이 상기 이동레버의 회동각에 따라 이동되어 레버비가 가변될 수 있도록 상기 본체(100)의 내부 일측에 형성되어 상기 이동레버가 지지되는 지지면(80)과, 상기 지지면에 접하여 구름운동을 하도록 상기 이동레버의 일측에 형성되는 곡면돌출부(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 시동장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 플런저(63) 및 상기 오버러닝 클러치(43)에 연결되는 상기 이동레버(70)의 상단부와 하단부 중 어느 일측에는 상기 이동레버의 동작이 원활하게 이루어지도록 길이방향으로 형성된 슬롯(72)이 마련된 것을 특징으로 하는 내연기관용 시동장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 지지면(80)과 상기 곡면돌출부(71)에는 상호 맞물리는 기어부(71a,81a)가 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 시동장치.
4. 본체(100)의 내측에 설치되며 회전력을 발생시키는 전동기부(30)와, 상기 전동기부의 회전축(31)과 연결되며 상기 회전축의 측방에 설치되는 출력축(41)과, 상기 출력축으로 전달되는 회전력을 플라이휠의 링기어로 전달할 수 있도록 상기 출력축의 외면에 습동 가능하게 설치되는 피니언(42) 및 오버러닝 클러치(43)와, 상기 피니언 및 오버러닝 클러치를 이동시켜 상기 링기어와 치합시킬 수 있도록 일단부가 마그네틱 스위치(60)의 플런저(63)와 연결되고 타단부가 상기 오버러닝클러치(43)의 일측에 연결되며 그 중앙부가 상기 본체(100)의 내측에 회동 가능하게 지지되는 이동레버(70)를 구비하는 내연기관용 시동장치에 있어서,

   상기 플런저(63)가 동작될 때 상기 이동레버(70)의 지지점이 상기 이동레버의 회동각에 따라 이동되어 레버비가 가변될 수 있도록 상기 본체(100)의 내부 일측에는 상기 이동레버(70)가 지지되는 곡면돌출부(83)가 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 시동장치
5. 제 4항에 있어서,

   상기 곡면돌출부(83)와 이에 접하는 상기 이동레버(70)의 일측에는 상호 맞물리는 기어부(83a,73)가 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 시동장치.