KR20110074746A - 내연기관의 감속 기어장치 및 시동 장치 - Google Patents

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사무엘 빌로트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 서로 결합하는 적어도 2개의 기어 휠들(11)을 이용하여 구동- 및 출력 샤프트(5, 7)의 감속 커플링을 위한, 특히 내연기관의 시동 장치용 감속 기어장치에 관한 것이다. 기어 휠들(11)은 직선으로 맞물리고, 기어링(30)은 수직 기어링(31)이다. 또한, 본 발명은 내연기관의 시동 장치에 관한 것이다.

Description

내연기관의 감속 기어장치 및 시동 장치{Reducing gear and starter device of an internal combustion engine}
본 발명은 서로 결합하는 적어도 2개의 기어 휠을 이용한 구동- 및 출력 샤프트의 감속 커플링을 위한, 특히 내연기관의 시동 장치용 감속 기어장치 및 내연기관의 시동 장치에 관한 것이다.
전술한 감속 기어장치는 선행기술에 공지되어 있다. 예컨대 전기 모터의 회전 모멘트를 높이기 위해, 상기 감속 기어장치는 흔히 내연기관의 시동 장치에 사용되고, 이로써 전기 모터의 크기는 작아지고 중량은 낮게 유지된다. 내연기관이 시동되면, 이를 위해 전기 모터가 작동되고, 상기 전기 모터의 회전 모멘트는 감속 기어장치에 의해 - 속도의 감소하에 - 증가하고 따라서 내연기관이 작동된다. 사용된 내연기관에 의존하는 속도부터 상기 내연기관은 독립적으로 작동된다. 내연기관이 시동될 때 이러한 과정이 필요한데, 그 이유는 내연기관은 일반적으로 자동 시동 기능이 없기 때문이다. 흔히, 감속 기어장치, 예컨대 유성 기어장치에 종래의 기어링을 갖는 기어 휠들이 사용된다. 이것은, 작동 시 감속 기어장치의 양호하지 않은 음향 특성을 야기하는 진동이 발생한는 단점을 갖는다. 이로 인해 발생하는 소음은 비교적 커서 방해가 될 수 있다. 이러한 진동 발생을 저지하기 위해, 부분적으로 감속 기어장치용 헬리컬 기어링이 제공된다. 이러한 조치는 결합 상태를 개선하고 진동 발생 및 이와 관련한 소음 레벨을 저지한다. 즉, 음향 특성을 개선한다. 그러나 헬리컬 기어링은, 헬리컬 기어링이 제공된 기어 휠들에 축방향 전단력이 발생함을 의미한다. 이로 인해, 발생한 전단력에 따라 기어 휠들 또는 기어 휠들에 할당된 샤프트의 적절한 지지가 이루어져야 한다. 전단력을 고려하여 하우징의 강성이 설계되어야 한다. 이는 베어링과 하우징의 복잡한 컨셉을 야기하고, 이로 인해 비용이 증가한다. 또한, 헬리컬 기어링을 포함하는 기어 휠들에 더 큰 마찰이 생기므로, 감속 기어장치의 효율이 떨어지고 따라서 스타터의 출력이 감소된다. 즉, 시동 장치 또는 전기 모터의 시동 성능이 감소된다. 따라서 필요한 시동 성능을 얻기 위해, 전기 모터의 출력이 증가되어야 한다. 이것은, 전기 모터의 마모, 특히 정류 시스템의 마모를 증가시키므로, 전기 모터의 수명은 단축된다. 또한, 기어 휠에 이중 헬리컬 기어링을 제공하는 방법도 있다. 상기 이중 헬리컬 기어링에 의해 베어링에서 축방향 전단력의 발생이 저지되는데, 그 이유는 기어링 자체에 의해 상기 전단력이 흡수되기 때문이다. 그러나 이중 헬리컬 기어링은 추가 마찰력을 발생시키므로 효율이 추가로 감소된다. 또한, 제조가 복잡하고 그로 인해 비용이 많이 든다. 효율 저하와 복잡한 구조는 헬리컬 기어링 또는 이중 헬리컬 기어링의 바람직한 진동 특성에 반한다.
본 발명의 과제는 소음- 및 진동 특성이 개선되고, 기어링의 높은 효율을 유지하며, 콤팩트한 구조와 높은 수명 및 저렴한 구성을 갖는 감속 기어장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 감속 기어장치에 의해 해결된다.
청구범위 제 1 항에 제시된 특징을 포함하는 감속 기어장치는, 감속 기어장치의 소음- 및 진동 특성이 개선되는 한편, 직선 기어링의 높은 효율은 실질적으로 유지되는 장점을 제공한다. 본 발명의 다른 과제는 감속 기어장치의 콤팩트한 구조, 현저히 길어진 수명 및 저렴한 구성을 달성하는 것이다. 이것은, 기어 휠들이 직선으로 맞물리고, 기어링이 수직 기어링인 것에 의해 달성된다. 즉, 특히 유성 기어장치로서 설계되고 전기 모터의 속도를 낮추고 상기 전기 모터의 회전 모멘트를 스타터의 출력 샤프트로 전달하는데 이용되는 감속 기어장치에 최적화된 기어링이 제공된다. 기어링은 예컨대 내연기관의 시동 과정 동안 발생하는 감속 기어장치의 소음 레벨을 낮추기 위해, 특수한 프로파일을 가질 수 있다. 감속 기어장치의 이러한 설계는, 작동 시 최적화된 기어링이 현저히 조용해지는, 즉 개선된 음향 특성을 갖는 장점을 제공한다. 또한, 콤팩트하고 저렴한 구조가 가능하다. 저렴한 구조는 특히 직선 기어링을 사용함으로써 달성된다. 따라서, 감속 기어장치의 구조적 조치에 의해 흡수되어야 했던 축방향 힘이 발생하지 않는다. 구동- 및 출력 샤프트 또는 기어 휠들의 지지는, 축방향 힘이 흡수되지 않거나 또는 경미한 축방향 힘만 흡수되도록 설계될 수 있다. 따라서 감속 기어장치의 하우징도 더 가볍게 공간 절감 방식으로 구성될 수 있다. 기어링이 수직 기어링으로서 설계됨으로써, 음향 특성의 개선이 달성된다. 이로써 기어링의 커버링이 현저히 증가될 수 있고, 이것은 소음- 및 진동 특성을 개선한다. 진동이 감소함으로써 감속 기어장치의 결과되는 기어링의 수명에도 긍정적으로 작용한다. 기어링은 특히 전달될 회전 모멘트 또는 속도와 관련해서 용도에 맞게 설계되어야 한다. 수직 기어링이란, 치직각 압력각이 감소됨으로써(20°보다 작게) 기어링의 커버링이 증가하는(2보다 크거나 같은) 기어링이다. 따라서, 가파른 플랭크, 더 큰 가로방향 물림율 및 더 작은 방사방향 힘이 제공되고, 이들은 기어 휠의 지지에 작용한다. 수직 기어링은, 종래의 구조와 달리 축 간격 편차, 동심도 에러 및 작동 잡음에 대해 민감하지 않게 개선된다. 수직 기어링은 헤링본 기어링이라고도 하는 이중 헬리컬 기어링과 달리, 사용된, 직선으로 맞물리는 기어 휠들이 종래의 제조 공정에 의해 제조될 수 있으므로 기존의 조립 공정이 유지될 수 있는 장점을 갖는다.
본 발명의 개선예에서, 감속 기어장치는 선 기어, 링 기어, 및 선 기어와 링 기어 사이에 배치되고 이들과 결합하는 적어도 하나의 유성 기어를 포함하는 유성 기어장치이다. 유성 기어장치는, 다수의 유성 기어들을 사용함으로써 회전 모멘트가 상기 기어 휠들에 분배되기 때문에, 큰 변속 단계를 가능하게 하고, 큰 회전 모멘트를 전달할 수 있는 장점을 갖는다. 선 기어, 링 기어 및 유성 기어의 축 또는 샤프트들은 일반적으로 서로 평행하고, 이 경우 선 기어 및 링 기어의 축 또는 샤프트들은 동축일 수 있다. 선 기어, 링 기어 및 적어도 하나의 유성 기어가 수직 기어링을 포함하는 것이 바람직하다. 선 기어, 링 기어 및 유성 기어는 본 발명에 따른 기어 휠을 형성한다.
본 발명의 개선예에서, 선 기어는 구동 샤프트에 회전 불가능하게 배치되고 및/또는 링 기어는 고정 배치된다. 선 기어는 출력 샤프트에 할당되고 상기 출력 샤프트에 고정되므로, 감속 기어장치로 구동 모멘트의 전달이 가능하다. 출력 샤프트와 선 기어는 작용 결합된다. 링 기어는 상대 회전 불가능하게 고정 배치될 수 있다. 감속 기어장치의 구동은 선 기어에 연결된 구동 샤프트에 의해 이루어진다. 출력은 유성 기어 캐리어에 상에 회전 가능하게 배치된 적어도 하나의 유성 기어를 통해 이루어진다. 유성 기어 캐리어는 출력 샤프트에 작용 결합될 수 있으며, 즉 상대 회전 불가능하게 연결될 수 있다. 또한, 유성 기어 캐리어는 출력 샤프트와 일체형으로 형성될 수도 있다.
본 발명의 개선예에서, 선 기어는 구동 샤프트와 일체형으로 형성된다. 예컨대 선 기어는 구동 샤프트의 제조시 상기 구동 샤프트에 형성될 수 있다. 이로 인해, 선 기어를 구동 샤프트에 고정하기 위해 고정 매커니즘이 제공되지 않아도 된다. 이는, 구동 샤프트 및 감속 기어장치의 중량 감소에 바람직할 수 있다.
본 발명의 개선예에서, 적어도 하나의 유성 기어가 유성 기어 캐리어 상에 회전 가능하게 배치된다. 유성 기어 캐리어는 적어도 하나의 유성 기어를 회전 가능하게 지지하는데 이용된다. 유성 기어 캐리어는 고정 또는 회전 가능하게 지지될 수 있다. 유성 기어장치에서, 링 기어 또는 유성 기어 캐리어는 항상 회전 가능하게 배치되어야 한다. 유성 기어 캐리어는 선 기어와 링 기어 사이에 적어도 하나의 유성 기어를 지지하므로, 유성 기어의 기어링은 선 기어 및 링 기어와 결합 될 수 있다.
본 발명의 개선예에서, 유성 기어 캐리어는 회전 가능하게 지지되고, 출력 샤프트에 상대 회전 불가능하게 연결되고, 특히 상기 출력 샤프트와 일체형으로 형성된다. 예컨대 내연기관 측에서 감속 기어장치의 출력은 유성 기어 캐리어를 통해 이루어진다. 이를 위해, 상기 유성 기어 캐리어는 회전 가능하게 지지되고, 출력 샤프트와의 상대 회전 불가능하게 연결된다. 감속 기어장치의 중량 감소를 달성하기 위해, 유성 기어 캐리어를 출력 샤프트와 일체형으로 형성하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 예컨대 감속 기어장치는 선 기어와 출력 샤프트 사이 및 유성 기어 캐리어와 출력 샤프트 사이의 상대 회전 불가능한 연결부를 포함할 수 있는 한편, 링 기어는 고정 배치된다.
본 발명의 개선예에서, 수직 기어링은 선 기어와 유성 기어 사이에서 및/또는 링 기어와 유성 기어 사이에서 대략 2 또는 2 이상의 유효한 최소 가로방향 물림율(tranverse contact ratio)을 갖는다. 수직 기어링 설계의 실질적 목표는, 보정되지 않은 나선형 영역에서 선 기어와 적어도 하나의 유성 기어 사이 및 적어도 하나의 유성 기어와 링 기어 사이의 유효한 최소 가로방향 물림율 ≥ 2 이 달성되도록, 톱니 높이를 설계하는 것이다. 이 조건은, 작용선 ga 가, pe 는 (단부-) 결합 피치인, 관계식 ga = 2 * pe 을 따르도록 피치원 직경 dFa이 선택될 때 충족된다. 가로방향 물림율 εα는 작용선 대 단부 결합 피치 Pe 의 비이다. 단부 결합 피치 pe = m * Π/cos(α)는 작용선 상에서 2개의 우측- 또는 좌측 플랭크들 사이의 간격이다. 이것은 예컨대 부하 능력 최적화를 위한 것일 수 있다. 이로써 한편으로는 최적의 소음- 및 진동 특성에 대한 요구 조건이 충족되고 다른 한편으로는 기어 휠의 충분한 강도에 대한 요구 조건이 충족된다. 가로방향 물림율은 특히 기어휠 쌍에서 특정한 변속을 위한 단축된 모듈이 사용됨으로써 증가하고, 상기 모듈은 다음 사항들을 고려하여 결정될 수 있다. 즉, 부하를 견디는 톱니 베이스가 형성될 수 있도록, 사용된 모듈은 적절한 강도로 선택되어야 한다. 최소로 사용 가능한 모듈은 경험에 따라 0.5 mm이다. 그러나, 이 값은 기준값일 수 있는데, 그 이유는 개선된 재료들이 사용됨으로써 더 작은 모듈도 가능할 수 있기 때문이다.
본 발명의 개선예에서, 수직 기어링은 10°내지 20, 바람직하게는 대략 10°또는 대략 16°의 치직각 압력각을 갖는다. 수직 기어링에 대한 치직각 입력각이 감소함으로써, 가파른 플랭크, 더 큰 가로방향 물림율 및 더 작은 방사방향 힘이 제공된다. 수직 기어링은 종래의 구조에 비해 축 간격 편차와 동심도 에러에 대해 덜 민감하고, 작동 잡음도 개선된다. 기어링이 비 커팅식으로 제조되는 경우에 압력각은, 특히 가로방향 물림율 ≥ 2인 경우에, 대략 10°까지 감소될 수 있다. 기어링이 호빙되는 경우에, 압력각은 예컨대 16°까지 감소될 수 있다. 예컨대 다른 재료 선택에 의해 강도를 높이기 위한 적절한 조치에 의해 치직각 압력각은 10°보다 작은 값을 가질 수 있다.
본 발명의 개선예에서, 수직 기어링의 톱니 베이스는 트로코이드 형태와는 다른 형태를 갖는다. 기어링의 톱니 베이스 반경은 더 작은 모듈을 사용함으로써 감소된다. 이것은 적절한 조치에 의해 보상된다. 예컨대 톱니 베이스 강도의 개선을 위한 톱니 베이스 형태는 톱니 베이스의 종래의 라운딩을 보정된 버전으로 바람직하게 대체할 수 있다. 이것은 바람직하게 기어 휠 쌍의 장애 없는 결합의 유지 하에 이루어진다. 최적화된 톱니 베이스 형태는 지금까지의 트로코이드 형태와는 다를 수 있다.
본 발명의 개선예에서, 수직 기어링의 톱니 헤드는 변형된 헤드 영역을 갖는다. 톱니 헤드 영역에서 플랭크는 예컨대 사용된 모듈에 맞춰진 (약간의) 헤드 라운딩에 의해 형성될 수 있다. 또한, 헤드 수축이 이루어질 수 있다. 2개의 조치들은 힘을 전달하는 톱니 플랭크들 사이의 양호한 윤활막 형성을 가능하게 한다. 이것은 마모와 소음 발생을 감소시킨다.
본 발명의 개선예에서, 수직 기어링은 종래의 제조 공정에 의해 제조될 수 있다. 수직 기어링이 제공되는 기어 휠들은 예컨대 이중 헬리컬 기어링과 달리, 기존의 조립 공정이 유지될 수 있는 장점을 갖는다. 즉, 추가의 제조 단계들이 실행되거나 또는 사용되지 않아도 된다. 이것은 감속 기어장치의 저렴한 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 개선예에서, 출력 샤프트에 프리휠이 할당된다. 프리휠에 의해, 이미 시동된 내연기관이 감속 기어장치의 구동 샤프트에 높은 속도를 전달할 수 있고, 이로써 예컨대 상기 구동 샤프트를 통해 연결된 전기 모터가 손상되는 것이 방지될 수 있다. 프리휠에 의해 한측면의 회전 모멘트 전달이 구현된다. 즉, 회전 모멘트는 구동 샤프트로부터 및 출력 샤프트로만 전달될 수 있다.
본 발명의 개선예에서, 감속 기어장치는 특히 헬리컬 기어링을 가진 스타터 피니언을 포함하고, 상기 피니언은 다른 기어 휠과 결합될 수 있다. 스타터 피니언은 바람직하게 감속 기어장치의 출력 샤프트 상에 배치된다. 즉 감속 기어장치 또는 그것의 출력 샤프트는 다른 기어 휠이 할당될 수 있는 내연기관 또는 다른 장치에 영구 작용 결합되는 것을 의도하지 않는다. 오히려 스타터 피니언을 통해 연결이 중단될 수 있다. 이로써 예컨대 내연기관의 시동 과정 동안 감속 기어장치의 구동 샤프트로부터 내연기관으로 회전 모멘트 전달이 이루어질 수 있는 한편, 상기 연결은 시동 과정에 후속해서 중단된다. 이것은 스타터 피니언에 의해 이루어지고, 상기 피니언은 예컨대 내연기관 또는 다른 장치에 할당된 다른 기어 휠에 결합될 수 있다. 작동 중에 상호 결합을 용이하게 하기 위해, 스타터 피니언은 특히 바람직하게 헬리컬 기어링을 포함한다. 시동 피니언에 예컨대 프리휠이 할당되거나 또는 상기 2개의 부재들은 구조적으로 통합될 수 있다.
본 발명의 개선예에서, 적어도 하나의 댐핑 장치가 제공되고, 상기 장치는 구동- 및/또는 출력 샤프트 및/또는 기어 휠들에 할당된다. 음향 특성을 더 개선하기 위해, 감속 기어장치에는 적어도 하나의 댐핑 장치가 장착될 수 있다. 댐핑 장치는 예컨대 내연기관에 의해 야기된 진동 발생을 현저히 줄이는데 이용된다. 상기 장치는 실질적으로 소음 레벨과 진동을 감소시키는데 기여할 수 있다. 적어도 하나의 댐핑 장치는 구동- 및/또는 출력 샤프트에 및/또는 감속 기어장치의 기어 휠들에 할당된다. 바람직하게, 댐핑 장치는 감속 기어장치와 내연기관 또는 다른 장치 사이에 배치되므로, 진동은 감속 기어장치에 도달하기 전에 댐핑된다. 이것은 기어 휠들의 수명에 바람직하게 작용한다. 음향 특성의 다른 개선은 다수의 댐핑 장치들을 사용함으로써 달성될 수 있다.
또한, 본 발명은 내연기관을 시동할 수 있는 전기 모터를 구비한 내연기관의 시동 장치에 관한 것이다. 전기 모터와 내연기관 사이에 배치된 감속 기어장치가 제공되고, 상기 감속 기어장치는 전술한 실시예들에 따라 구현된다.
본 발명은 하기에서 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되지만, 이 실시예에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
도 1은 감속 기어장치를 구비한 내연기관의 시동 장치를 도시한 도면.
도 2는 유성 기어장치로서 구현된 감속 기어장치의 사시도.
도 3은 유성 기어장치의 측면도.
도 1은 전기 모터(2)를 포함하며 스타터라고도 하는, 도시되지 않은 내연기관의 시동 장치(1)를 도시한다. 시동 장치(1)는 전기 모터(2)를 이용한 내연기관의 시동에 이용된다. 즉, 전기 모터(2)와 내연기관 사이에서 적어도 일시적인 작용 결합이 이루어진다. 시동 장치(1)는 감속 기어장치(3)를 포함하고, 상기 기어장치는 유성 기어장치(4)로서 형성된다. 상기 기어장치는 전기 모터(2)와 내연기관 사이에 배치된다. 따라서 유성 기어장치(4)의 구동 샤프트(5)는 전기 모터(2) 또는 전기 모터(2)의 아마추어 샤프트(6)에 작용 결합되고, 특히 상기 아마추어 샤프트와 일체형으로 구현될 수 있다. 내연기관에 할당된, 유성 기어장치(4)의 측면에 출력 샤프트(7)가 배치된다. 구동 샤프트(5)와 출력 샤프트(7)는 선 기어(8), 링 기어(9) 및 3개의 유성 기어들(10)을 통해 서로 작용 결합된다. 선 기어(8), 링 기어(9) 및 유성 기어들(10)은 감속 기어장치(3)의 기어 휠들(11)을 형성한다. 상기 기어 휠들은 직선으로 맞물리고, 기어링으로서 수직 기어링을 포함하는 것을 특징으로 한다. 선 기어(8)는 구동 샤프트(5)에 상대 회전 불가능하게 연결되고, 도시된 실시예에서 상기 구동 샤프트와 일체형으로 구현된다. 그와 달리 링 기어(9)는 스타터 장치(1)의 하우징(12)에 회전 불가능하게 고정된다. 이를 위해, 링 기어(9)는 중간 베어링(13)에 배치되고, 상기 베어링은 예컨대 구동 베어링(14) 또는 폴 하우징(15)에 상대 회전 불가능하게 고정 배치된다. 중간 베어링(13)은 예컨대 플라스틱- 또는 금속 베어링(33) 및/또는 베어링(34)을 포함할 수 있고, 이 경우 상기 베어링(34)은 출력 샤프트(7)를 회전 운동 방식으로 안내하는데 이용된다. 구동 베어링(14)과 폴 하우징(15)은 하우징(12)의 구성부를 형성한다. 폴 하우징(15) 내에 전기 모터(2)가 배치된다. 유성 기어장치(4)를 저렴하게 구현하기 위해, 링 기어(9)는 중간 베어링(13) 내에 직접 형성될 수 있다. 그러나 링 기어(9)는 개별 부품으로서 구현될 수도 있고, 중간 베어링(13) 내에 삽입될 수 있다. 유성 기어장치(4)로부터 하우징(12)으로 진동 전달을 저지하거나 또는 감소시키기 위해, 링 기어(9)와 중간 베어링(13) 사이에 댐핑 장치(16)가 배치될 수 있다. 댐핑 장치(16)는 예컨대 댐핑 고무(17)로서 형성될 수 있다. 유성 기어장치(4)에 적어도 하나의 유성 기어(10), 이 실시예에서는 3개의 유성 기어들이 배치된다. 유성 기어장치(4)의 유성 기어들(10)의 개수와 배치는 자유로운 선택 가능하고, 예컨대 전달될 회전 모멘트에 의존한다. 유성 기어들(10)의 개수는, 기어 휠들(11)의 기어링 및 유성 기어들(10)의 유성 기어 캐리어(18)의 강도가 요구되는 수명에 걸쳐 보장되도록 선택된다. 유성 기어들(10)은 유성 기어 캐리어(18) 상에 회전 가능하게 배치된다. 이를 위해, 유성 기어 캐리어(18)는 예컨대 핀 형상의 부재(19)를 형성하고, 상기 부재에 유성 기어들(10)이 지지된다. 유성 기어 캐리어(18)는 출력 샤프트(7)에 상대 회전 불가능하게 연결되고, 도시된 실시예에서 상기 출력 샤프트(7)와 일체형으로 형성된다. 출력 샤프트(7)에 베어링(20)이 제공되고, 상기 베어링은 구동 샤프트(5)를 지지하는데 이용된다. 출력 샤프트(7) 상에 종동부(21)가 배치되고, 상기 종동부는 헬리컬- 또는 수직 기어링 방식의 톱니-샤프트 연결부(22)를 특징으로 한다. 출력 샤프트(7)와 종동부(21)를 서로 연결하는 톱니-샤프트 연결부(22)는 소위 맞물림 기어장치(23)이다. 종동부(21)에는 도시되지 않은 클램프 바디와 스타터 피니언(24)이 장착된다. 이로써 종동부는 시동 장치(1)의 프리휠(25)을 형성한다. 시동 장치(1)는 결합 릴레이(26;engagement relay)에 의해 활성화되고, 상기 결합 릴레이는 기어 림(27)의 방향으로 프리휠(25)을 가압하는 동시에 콘택 브리지(29)를 통해 전기 모터(2)의 전류 공급부(28)를 활성화한다. 결합 릴레이(26)는 콘택 브리지(29)를 폐쇄하므로, 전기 모터(2)에 전류가 공급된다. 기어 림(27)은 내연기관에 할당되고, 상기 기어 림에 의해 상기 내연기관이 구동될 수 있다. 프리휠(25)이 기어 림(27)의 방향으로 가압되면, 스타터 피니언(24)이 기어 림(27)에 맞물림으로써, 전기 모터(2)와 내연기관 사이의 연결을 형성한다. 출력 샤프트(7)의 회전 시 스타터 피니언(24)은 헬리컬 기어링 방식의 톱니-/샤프트 연결부(22)에 의해 출력 샤프트(7) 또는 종동부(21)에서 전진 이동하거나 또는 헬리컬 기어링에 의해 스타터 피니언(24)에서 전진 이동한다.
도 2는 유성 기어장치(4) 형태의 감속 기어장치(3)를 도시한다. 동시에 도시되지 않은 전기 모터(2)의 아마추어 샤프트(6)를 형성하는 구동 샤프트(5)가 도시된다. 구동 샤프트(5)는 유성 기어장치(4)의 선 기어(8)와 일체형으로 형성된다. 3개의 유성 기어들(10)이 결합하고, 상기 유성 기어들은 유성 기어 캐리어(18) 또는 상기 유성 기어 캐리어의 핀형 부재(19)에 회전 가능하게 배치된다. 유성 기어 캐리어(18)는 출력 샤프트(7)와 일체형으로 형성되고, 이로써 상기 츌력 샤프트에 상대 회전 불가능하게 연결된다. 또한, 유성 기어들(10)은 링 기어(9)와 결합하고, 상기 링 기어는 중간 베어링(13) 내에 배치되고, 댐핑 고무(17)는 도시되지 않은 하우징(12)으로 전달되는 진동을 감소시킨다.
도 3은 전기 모터(2)의 관점에서 유성 기어장치(4)의 측면도를 도시한다. 선 기어(8)가 형성된 구동 샤프트(5)와 핀형 부재들(19)이 고정된 유성 기어 캐리어(18)가 도시되고, 상기 핀형 부재들 상에 유성 기어들(10)이 회전 가능하게 배치된다. 댐핑 고무(17)를 포함하며 중간 베어링(13)에 배치된 링 기어(9)가 도시된다. 유성 기어 캐리어(18)는 출력 샤프트(7)와 일체형으로 형성된다. 이 도면에서, 기어 휠들(11)은 기어링(30)을 가지며, 상기 기어링은 수직 기어링(31)으로 구현된다. 수직 기어링(31)은 유효 최소 가로방향 물림율 ≥ 2 을 갖는 것을 특징으로 하고, 이것은 10°내지 20°의 치직각 압력각에 의해 구현된다. 톱니 베이스(32)는 트로코이드 형태가 아닐 수 있다. 이 경우, 톱니 베이스(32)는 링 기어(9)에 포함되는 것으로 도시되지만, 각각의 기어 휠(11)에 배치될 수도 있다.
시동 장치(1)의 기능은 다음과 같다: 내연기관의 시동을 위해 먼저 결합 릴레이(26)가 스위치 온 되고, 상기 결합 릴레이는 콘택 브리지(29)를 통해 시동 장치(1)의 전기 모터(2)에 전류를 공급한다. 이로 인해, 전기 모터(2)에 의해 회전 모멘트가 발생하고, 상기 회전 모멘트는 아마추어 샤프트(6)를 회전 운동시킨다. 아마추어 샤프트(6)는 유성 기어장치(4)의 구동 샤프트(5)를 형성하므로, 상기 유성 기어장치가 구동된다. 이것은, 구동 샤프트(5)가 3개의 유성 기어들(10)과 결합하는 선 기어(8)를 구동시킴으로써 이루어진다. 상기 유성 기어들은 링 기어(9)와 결합하고, 유성 기어 캐리어(18) 상에 고정되므로, 상기 유성 기어 캐리어는 회전 운동한다. 유성 기어 캐리어(18)는 출력 샤프트(7)와 일체형으로 형성되므로, 상기 출력 샤프트가 구동된다. 결합 릴레이(26)는 기어 림(27)의 방향으로 프리휠(25)을 움직이므로, 스타터 피니언(24)은 기어 림(27)에 맞물릴 수 있다. 이로 인해 전기 모터(2)와 내연기관 사이의 작용 결합이 이루어지고, 전기 모터(2)의 회전 모멘트가 이들을 구동할 수 있다. 이러한 방식으로 내연기관이 시동된 후에 전기 모터(2)와 내연기관 사이의 작용 결합은, 결합 릴레이(26)가 비활성화되는 즉시, 기어 림(27)으로부터 스타터 피니언(24)이 맞물림 해제됨으로써 중단된다.
1 시동 장치
3 감속 기어장치
5, 7 구동- 및 출력 샤프트
11 기어 휠
20 기어링
31 수직 기어링

Claims (15)

  1. 서로 결합하는 적어도 2개의 기어 휠들(11)에 의해 구동- 및 출력 샤프트(5, 7)의 감속 커플링을 위한, 특히 내연기관의 시동 장치용 감속 기어장치(3)로서,
    상기 기어 휠들(11)은 직선으로 맞물리고, 기어링(30)은 수직 기어링(31)인 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감속 기어장치(3)는 선 기어(8), 링 기어(9) 및 적어도 하나의 유성 기어(10)를 포함하는 유성 기어장치(4)이고, 상기 유성 기어는 상기 선 기어(8)와 상기 링 기어(9) 사이에 배치되고, 이들과 결합하는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 선 기어(8)는 구동 샤프트(5) 상에 상대 회전 불가능하게 배치되고 및/또는 상기 링 기어(9)는 고정 배치되는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선 기어(8)는 상기 구동 샤프트(5)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 유성 기어(10)는 유성 기어 캐리어(18) 상에 회전 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유성 기어 캐리어(18)는 회전 가능하게 지지되고, 출력 샤프트(7)에 상대 회전 불가능하게 연결되고, 특히 상기 출력 샤프트와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수직 기어링(31)은 상기 선 기어(8)와 상기 유성 기어(10) 사이에서 및/또는 상기 링 기어(9)와 상기 유성 기어(10) 사이에서 2 또는 2 이상의 유효 최소 가로방향 물림율을 갖는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수직 기어링(31)은 10°내지 20°, 바람직하게는 대략 10°또는 대략 16°의 치직각 압력각을 갖는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수직 기어링(31)의 톱니 베이스(32)는 트로코이드 형태와는 다른 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수직 기어링(31)의 톱니 헤드는 변형된 헤드 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수직 기어링(31)은 종래의 제조 공정에 의해 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 샤프트(7)에 프리휠(25)이 할당되는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감속 기어장치(3)는 특히 헬리컬 기어링을 포함하는 스타터 피니언(24)을 갖고, 상기 스타터 피니언은 다른 기어 휠(27)에 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동- 및/또는 출력 샤프트(5, 7) 및/또는 기어 휠(11)에 할당된 적어도 하나의 댐핑 장치(16)가 제공되는 것을 특징으로 하는 감속 기어장치.
  15. 내연기관을 시동할 수 있는 전기 모터(2)를 구비한 내연기관의 시동 장치(1)에 있어서, 상기 전기 모터(2)와 내연기관 사이에 특히 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 감속 기어장치(3)가 제공되는 것을 특징으로 하는 시동 장치.
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