KR20020027195A

KR20020027195A - 스타터모터

Info

Publication number: KR20020027195A
Application number: KR1020010060738A
Authority: KR
Inventors: 샤인 호; 윌리암제임스 오스왈드; 알베르토 루이스; 막시모 드리온; 로버트 드라쉬어
Original assignee: 존슨 일렉트릭 에스.에이.
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2002-04-13
Also published as: MXPA01009795A; EP1193393B1; EP1193393A3; US6466116B1; DE60138746D1; CN1255922C; BR0104368A; ATE431903T1; CA2357847A1; EP1193393A2; PL349934A1; CZ20013537A3; JP2002115630A; US20020149457A1; US6937122B2; CN1362774A

Abstract

내연엔진용 스타터모터는 관성형 피니언기구와, 엔진의 시동시에 상기 피니언(48)의 펌프아웃(pump out)을 방지하도록 배열된 축방향의 솔레노이드(34)를 구비한다.

Description

스타터모터{STARTER MOTOR}

본 발명은 내연엔진용 관성구동형(inertia drive type) 스타터모터에 관한 것이다.

관성구동형 스타터모터는, 피니언의 관성 또는 모터가 시동될 때의 스프링력에 대향하여 상기 피니언을 정지위치로부터 맞물림위치로 이동시키는 클러치기구에 의존한다. 이러한 모터의 구동은 성공적으로 이용되어왔으나, 오시동의 문제가 발생하여, 시동되는 엔진의 급작스런 회전에 의해 피니언이 미리 해방되고, 이러한 문제는 엔진이 시동될 때뿐만 아니라 엔진이 점화되지 않거나 점화되더라도 시동이걸리지 않는 때에도 발생한다. 이러한 오시동은 스타터모터 피니언을 해방시켜 시동순서를 재시작할 것을 요구한다. 또한, 이러한 모터구동은, 피니언이 엔진 링기어(ring gear)에 결합되는 동안 축을 따라 진동하여 완전히 해방되는 것을 야기하는 상태인 되튐(bounce out) 또는 펌프아웃(pump out) 문제를 일으킨다.

따라서, 관성구동을 위한 확실한 맞물림기구(engagement mechanism)가 요구된다. 두 가지의 이러한 유형의 구동이 미국특허 제2923162호와 미국특허 제4502429호에 개시된다. 미국특허 제4502429호는 매우 복잡한 장치를 개시하는 반면, 미국특허 제2923162호는 관성구동이 지지기구에 의해 보조되지 않는 장치를 개시한다.

본 발명의 제1측면에 따르면, 하우징과, 이를 관통하여 연장하며 나선형 스플라인부를 구비하는 회전가능한 철편 축을 구비하는 전기모터; 엔진의 링기어에 선택적으로 맞물리도록 탑재된 피니언기어; 구동부와 피구동부를 구비하며 상기 축과 상기 피니언기어사이에서 토크를 전달하는 클러치 조립체로서, 상기 구동부는 상기 축의 상기 나선형 스플라인부에 맞물리는 내측 나선형 스플라인부를 구비하여 상기 축과 상기 구동부사이에서의 상대회전운동으로 하여금 상기 축을 따라 상기 클러치조립체의 축방향운동을 야기하도록 하고, 상기 피니언기어는 상기 피구동부부와 회전하도록 고정되는 상기 클러치 조립체; 및 상기 링기어와 맞물리는 피니언기어를 지지하는 솔레노이드를 포함하는 내연엔진용 전기스타터에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 모터하우징과 상기 클러치조립체사이에 있는 상기 축 둘레에 위치하는 토로이달 코일(toroidal coil)과 통형상의 플런저를 구비하며, 상기 통형상의 플런저는 제1단부에 상기 코일을 향하여 끌어당겨지도록 배열된 반경방향으로 연장하는 플랜지를 구비하는 것을 특징으로 하는 내연엔진용 전기스타터가 제공된다.

본 발명의 제2측면에 따르면, 하우징과, 상기 하우징에 끼워지며 내측공간을 정의하는 캡으로서, 상기 하우징과 캡은 그 사이에서 축을 구비하는 관통경로를 정의하는 관통구멍을 각각 구비하도록 된 상기 캡과 상기 하우징; 상기 관통경로주위에서 상기 하우징에 끼워지는 토로이달 코일; 상기 하우징에 있는 관통구멍에 끼워지며, 상기 관통경로와 공축관계로 배열된 관통구멍을 구비하는 베어링; 및 상기 관통경로를 따라 축방향으로 연장하며 상기 베어링의 관통구멍 내에서 활주가능하게 유지되는 통형상의 본체를 구비하는 플런저로서, 상기 통형상의 본체의 제1단부에 반경방향으로 연장하는 플랜지를 구비하는 상기 플런저를 포함하는 솔레노이드가 제공된다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스타터모터를 도시하는 도면,

도2는 도1의 모터의 단면도,

도3은 도2의 구동기구(drive mechanism)의 확대단면도,

도4는 도3과 유사한 도면으로서, 구동기구가 맞물림위치에 있을 때를 도시하는 도면,

도5는 구동기구의 일부를 형성하는 솔레노이드의 확대도이다.

도1은 내연엔진용 스타터를 도시한다. 스타터는 구동축(14)을 가지는 전기모터(12)와, 피니언기구를 포함한다. 피니언기구는 모터의 단부판(22)상에 탑재되는 솔레노이드(34)와 축(14)를 따라 이동가능한 피니언(48)을 구비한다.

도2는 도1에 도시된 스타터의 종단면도이다. 모터(12)는 DC 영구자석 형이다. 모터(12)는 영구자석(20)을 지지하는 하우징(18)을 구비한다. 단부판(22)은 모터축(14)이 저널(journal)되는 베어링(24)을 지지한다. 축은 감긴 철편(armature,26)과 네 개의 전도성 브러쉬(conducting brushes,30)에 의해 공급되는 정류자(28)를 지지한다. 두 개의 브러쉬는 단일의 모터단자(motor terminal,32)에 연결되고, 나머지 두 개는 접지단자로서의 역할을 하는 하우징(18)에 연결된다.

모터 하우징외측에 있는 축(14)의 출력단부에는 도3 및 도4에 더욱 명확하게 도시된 피니언 기구가 있다. 피니언 기구는 피니언(48), 오버러닝 클러치(overruning clutch,40) 및 솔레노이드(34)를 포함한다. 피니언(48)은 도3에 도시된 풀림위치와 도4에 도시된 맞물림위치 사이에서 축(14)을 따라 이동가능하다. 맞물림위치에서, 피니언은 (도시되지 않은) 내연엔진을 시동하는 링기어의 이(齒)에 맞물린다.

오버러닝 클러치, ORC (Overrunign Clutch,40)는 피니언(48)과 솔레노이드(34)사이에 배치되어, 축(14)상의 나선형 스플라인(spline)에 끼워진다. ORC는 스플라인(42)과 맞물리는 구동부(driving part,44)와, 피니언(48)과 통합되는 피구동부(driven part,46)를 구비한다. 구동부와 피구동부는, 피구동부(46)가 구동부(44)에 대하여 한 방향으로만 회전하도록 하는 일방향 클러치(50)에 의해 함께 연결된다.

솔레노이드(34)는 도5에 확대된 형태로 도시된다. 솔레노이드(34)는 캡(cap,60), 플런저(plunger,38), 코일(36), 베어링(66) 및 하우징(68)을 구비한다. 하우징(68)은 코일(36)을 수용하며, 코일의 인입선(lead wire,72)용 슬롯(70)을 구비한다. 인입선(72)은 모터단자(32, 도2)에 직접연결되어 모터에 의해 솔레노이드에 전압이 가해진다. 고무패킹(rubber grommet,74)은 슬롯(70)을 통해인입선(72)을 안내하고 또한, 물과 먼지의 유입에 대하여 슬롯(72)을 밀봉한다. (도시되지 않은) 코일의 다른 단부는 솔레노이드 하우징에 직접 납땜된다. 코일(36)은 베어링(66)둘레에 위치하고, 지지를 위한 베어링(66)상에 가압된다. 베이링(66)의 일단은 솔레노이드 하우징(68)을 관통하는 축방향의 개구에 끼워진다. 베어링(66)의 타단은 축방향 운동에 대향하여 코일(36)을 지지하는 플랜지를 구비한다. 플런저(38)는, 베어링(66)내에서 활주하며 축(14)둘레에 위치하는 축방향으로 연장하는 통부(76)를 구비한다. 플랜지부(78)는 통부(76)의 일단으로부터 반경방향으로 연장한다. 캡(60)은 하우징(68)과 모터의 단부판(22)사이에서 플런저(38) 둘레의 공간을 덮는다. 캡은 하우징위에 주름지게 형성되어(crimped) 솔레노이드를 밀봉한다. 솔레노이드는 모터단부판(22)을 관통하여 커버(60)에 결합되는 두 개의 나사에 의해 모터에 고정된다.

솔레노이드가 작동되면, 자기장은 코일(36)을 향하여 하우징(68)의 반경방향벽으로 플랜지(78)를 끌어당긴다. 풀림위치에서, 플런저 상의 힘은 그리 세지 않을 수도 있지만, 힘이 요구되는 맞물림위치에서는 플랜지(78)가 코일(36)에 인접하게 되어 매우 강하게 유지된다. 플런저는, ORC의 구동부(44)에 대향하여 맞붙어서, ORC가 플런저에 대하여 축주위를 회전하도록 한다. 대안적으로는, 플런저는 ORC에 연결 또는 고정되어, 필요한 경우에는 플런저가 ORC와 회전한다.

도3과 도4를 다시 참조하면, 너트(52)는 축(14)의 단부 상에 나사결합된다. 안티드리프트 스프링(anti-drift spring,54)은, 피니언(48)과 너트(52)사이에서 연장하여 피니언(48)을 풀림위치로 바이어스(bias)한다. 와셔(washer, 56)는스프링(54)과 너트(52)사이에 제공되어 스프링(54)에 대한 시트(seat)를 제공한다. 스프링의 다른 단부에는, 슬리브 또는 스페이서(spacer, 58)가 스프링(54)에 대한 시트 또는 리테이너(retainer)를 형성하여, 스프링(54)이 축(14)을 둘러싸거나 스프링이 풀려서 스프링성질에 영향을 미치게 되는 심각한 비틀림력이 없이 축방향으로 스프링(54)을 압축하면서, 피니언(48)이 축(14)의 주위로 회전하도록 한다.

모터(12)가 회전할 때, 축(14)은 회전하기 시작한다. ORC(40)의 관성에 기인하여, 초기에는 축(14)만큼 빨리 회전하지는 못하고, 이 때문에, 안티드리프트 스프링(54)의 부세력에 대향하여 축(14)이 ORC(40)에 대하여 회전함에 따라 나선형 스플라인(42)에 의해 축방향 오른쪽으로 이동하게 된다. 왕복운동의 마지막에 있어서, 사용시의 피니언(48)이 (도시되지 않은) 시동되는 엔진의 플라이휠(flywheel)에 고정되는 링기어의 이(齒)와 맞물리는 맞물림위치로, 도4에 도시된 바와 같이 ORC(40)는 축(14)의 단부를 향하여 이동한다. 이제 안티드리프트 스프링(54)은 압축된다. 모터가 시동되면, 전압이 솔레노이드(34)에 또한 공급되어 플런저(38)가 축에 대하여 축방향 오른쪽으로 이동하고, ORC(40)에 대하여 가압하며, 링기어로부터의 피니언(48)의 관성운동과 저지하는 펌프아웃(resisting pump out) 또는 풀림을 돕게 되어, 스타터로의 전압이 차단될 때까지 맞물림위치에서의 피니언(48)의 확실한 유지를 제공하게 된다.

일단 전압이 차단되면, 솔레노이드(34)는 플런저(38)를 해방하여 ORC(40)를 풀림위치로 복귀하도록 한다. 이 때에 엔진이 시동된다고 가정하면, 링기어와 맞물리는 피니언(48)은 ORC(40)때문에 모터축보다 더 빨리 회전한다. ORC는 이제, 나선형 스플라인(42)상의 축(14) 둘레를 회전함으로써 안티드리프트 스프링(54)의 영향하에 축방향으로 이동할 수 있게 된다.

엔진이 시동되지 않으면, 일단 스타터모터는 회전을 멈추고, 피이언(48)은 안티드리프트 스프링(54)의 영향 하에 링기어와의 맞물림으로부터 자유롭게 활주하게 된다. 이로써, ORC(40)와 피니언(48)은 풀림위치로 복귀하여, 재시동에 대해 준비하게 된다.

단지 하나의 실시예가 설명되었지만, 당업자에게 있어서는 다양한 변형이 자명할 것이며, 이러한 모든 개량과 변형들은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 부분을 형성하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 스타터모터에 따르면, 오시동을 방지하며, 관성구동을 위한 양호한 맞물림기구를 제공할 수 있게 된다.

Claims

하우징(18)과, 이를 관통하여 연장하며 나선형 스플라인부(42)를 구비하는 회전가능한 철편 축(14)을 구비하는 전기모터(12),

엔진의 링기어에 선택적으로 맞물리도록 탑재된 피니언기어(48),

구동부(44)와 피구동부(46)를 구비하며 상기 축(14)과 상기 피니언기어(48)사이에서 토크를 전달하는 클러치 조립체(40)로서, 상기 구동부(44)는 상기 축(14)의 상기 나선형 스플라인부(42)에 맞물리는 내측 나선형 스플라인부를 구비하여 상기 축(14)과 상기 구동부(44)사이에서의 상대회전운동으로 하여금 상기 축(14)을 따라 상기 클러치조립체(40)의 축방향운동을 야기하도록 하고, 상기 피니언기어(48)는 상기 피구동부부(46)와 회전하도록 고정되는 상기 클러치 조립체(40) 및,

상기 링기어와 맞물리는 피니언기어(48)를 지지하는 솔레노이드(34)를 포함하는 내연엔진용 전기스타터에 있어서,

상기 솔레노이드(34)는 상기 모터하우징(18)과 상기 클러치조립체(40)사이에 있는 상기 축(14) 둘레에 위치하는 토로이달 코일(toroidal coil,36)과 통형상의 플런저(38)를 구비하며,

상기 통형상의 플런저(38)는 제1단부에 상기 코일(36)을 향하여 끌어당겨지도록 배열된 반경방향으로 연장하는 플랜지(78)를 구비하는 것

을 특징으로 하는 내연엔진용 전기스타터.
제1항에 있어서,

상기 플런저(38)는 상기 클러치조립체(40)의 상기 구동부(44)에 대향하여 지탱하도록 되어있는 제2단부를 구비하는 것

을 특징으로 하는 내연엔진용 전기스타터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 솔레노이드(34)는,

함께 끼워져 내측공간을 정의하는 하우징부(68)와 캡부(60), 및

상기 하우징부(68)에 끼워지고 상기 하우징부(68)를 통하여 상기 플런저(38)를 안내하는 환형베어링(66)을 더 포함하는 것

을 특징으로 하는 내연엔진용 전기스타터.
제3항에 있어서,

상기 토로이달 코일(36)은 상기 환형베어링(66)에 끼워지는 것

을 특징으로 하는 내연엔진용 전기스타터.
제4항에 있어서,

상기 환형베어링(66)은 상기 토로이달 코일(36)을 위치시키는 플랜지를 구비하는 것

을 특징으로 하는 내연엔진용 전기스타터.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플런저(38)의 도달거리(throw distance)는 적어도 상기 솔레노이드(34)의 축방향길이의 1/2인 것

을 특징으로 하는 내연엔진용 전기스타터.
하우징(68)과, 상기 하우징(68)에 끼워지며 내측공간을 정의하는 캡(60)으로서, 상기 하우징(68)과 캡(60)은 그 사이에서 축을 구비하는 관통경로를 정의하는 관통구멍을 각각 구비하도록 된 상기 캡(60)과 상기 하우징(68),

상기 관통경로주위에서 상기 하우징(68)에 끼워지는 토로이달 코일(36),

상기 하우징(68)에 있는 관통구멍에 끼워지며, 상기 관통경로와 공축관계로 배열된 관통구멍을 구비하는 베어링(66), 및

상기 관통경로를 따라 축방향으로 연장하며 상기 베어링(66)의 관통구멍 내에서 활주가능하게 유지되는 통형상의 본체(76)를 구비하는 플런저(38)로서, 상기 통형상의 본체(76)의 제1단부에 반경방향으로 연장하는 플랜지(78)를 구비하는 상기 플런저(38)

를 포함하는 솔레노이드.
제7항에 있어서,

상기 통형상의 본체(76)의 상기 플랜지(78)는 상기 내측공간 내에 포획되는것

을 특징으로 솔레노이드.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 토로이달 코일(35)은 상기 베어링(66)의 둘레에 위치하는 것

을 특징으로 솔레노이드.
제7항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베어링(66)은 그 일단에 축방향운동에 대향하여 상기 토로이달 코일(36)을 지지하기 위한 반경방향으로 연장하는 플랜지를 구비하는 것

을 특징으로 솔레노이드.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플런저(38)의 도달거리(throw distance)는 적어도 상기 솔레노이드의 축방향길이의 1/2인 것

을 특징으로 솔레노이드.