KR20150145197A

KR20150145197A - 시동 어셈블리

Info

Publication number: KR20150145197A
Application number: KR1020150085394A
Authority: KR
Inventors: 커크 니트; 데이비드 풀턴; 앤드류 드래곤
Original assignee: 레미 테크놀러지스 엘엘씨
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2015-12-29
Also published as: DE102015109554A1; CN105202114A; US20150369201A1; US9624896B2

Abstract

시동 어셈블리가 제공되며, 시동 어셈블리는, 피니언을 통해 링 기어로 회전을 전달하기 위한 축을 포함하며, 회전 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 나선 스플라인과, 축 방향으로 피니언을 편향되기 하기 위해 제1 나선 스플라인 상에 고정되는 탄성 요소를 포함한다. 링 기어 및 피니언은, 상보적인 톱니(complementary teeth)를 포함하며, 피니언은, 축이 축 방향으로 피니언에 대해 이동함에 따라 피니언 톱니가 전방향으로 링 기어 톱니 맞물림 위치로 회전하도록, 제1 나선 스플라인과 정합하는 제2 나선 스플라인을 갖는 보어(bore)를 정의한다.

Description

시동 어셈블리{STARTER ASSEMBLY}

본원에 개시된 발명은 시동 어셈블리에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 비틀림 각 스플라인(helix angle spline)을 갖는 피니언을 포함하는 시동 어셈블리에 관한 것이다.

시동 어셈블리는 일반적으로, 레버 암(lever arm)을 회전하여 모터 구동의 구동 축을 링 기어와 정합(registration)하게 함으로써, 구동축의 회전 에너지가 피니언을 통해 링 기어로 전달되도록 하는, 솔레노이드 구성요소를 포함한다. 그러나, 피니언은 피니언-링 기어 맞물림을 허용하는 회전 위치에 항상 배치되지 않음이 관찰되어 왔다. 이러한 회전 비정렬(rotational misalignment)는, 링 기어에 회전 에너지가 전달되는 것을 지연할 뿐만 아니라 마모 및/또는 손상으로 이어질 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 시동 어셈블리가 제공되며, 시동 어셈블리는, 피니언을 통해 링 기어로 회전을 전달하기 위한 축을 포함하며, 회전 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 나선 스플라인과, 축 방향으로 피니언을 편향되기 하기 위해 제1 나선 스플라인 상에 고정되는 탄성 요소를 포함한다. 링 기어 및 피니언은, 상보적인 톱니(complementary teeth)를 포함하며, 피니언은, 축이 축 방향으로 피니언에 대해 이동함에 따라 피니언 톱니가 전방향으로 링 기어 톱니 맞물림 위치로 회전하도록, 제1 나선 스플라인과 정합하는 제2 나선 스플라인을 갖는 보어(bore)를 정의한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 시동 어셈블리가 제공되고, 시동 어셈블리는, 피니언, 축 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 나선 스플라인 및 축 방향으로 피니언을 편향하는 제1 나선 스플라인에 고정된 탄성 요소를 포함하며, 피니언을 통해 구동 어셈블리 링 기어에 회전을 전달하는 출력 축을 포함한다. 링 기어 및 피니언은, 상보적인 톱니를 포함하며, 출력 축 및 제1 나선 스플라인이 축 방향으로 피니언에 대해 축 이동함에 따라, 피니언 톱니가 링 기어 톱니에 대해 각 맞물림 위치로 전방향 회전하도록, 피니언이 제1 나선 스플라인과 정합하는 제2 나선 스플라인을 갖는 보어를 정의한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 회전 방향으로 회전 가능한 구동 축을 포함하는 시동 어셈블리가 제공되며, 시동 어셈블리는, 피니언, 축 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 나선 스플라인 및 스토퍼를 포함하는 편향 어셈블리 및 스토퍼를 향해 피니언을 편향하는 제1 나선 스플라인에 고정된 탄성 요소를 포함하며, 피니언을 통해 구동 어셈블리 링 기어에 구동 축 회전을 전달하는 출력 축을 포함한다. 링 기어 및 피니언은, 상보적인 톱니(complementary teeth)를 포함하며, 피니언은, 출력 축 및 제1 나선 스플라인이 축 방향으로 편향에 대항하여 피니언에 대해 이동함에 따라 피니언 톱니가 전방향으로 링 기어 톱니와 각 맞물림 위치로 회전하도록, 제1 나선 스플라인과 정합하는 제2 나선 스플라인을 갖는 보어(bore)를 정의한다.

이들 및 다른 이점 및 특징들은, 도면과 함께 이하 상세한 설명으로부터 더 명확해질 것이다.

본 발명으로 간주되는 주제는, 본 명세서의 결론 부분에 있는 청구범위에서 특히 명시되고 구별되게 청구된다. 본 발명의 이상 및 다른 특징, 및 이점들은, 첨부되는 도면과 함께 이하 상세한 설명에 의해 분명해진다.
도 1은, 실시예에 따른 시동 어셈블리의 측면도이다.
도 2는, 도 1의 시동 어셈블리의 피니언의 사시도이다.
도 3은, 도 1의 시동 어셈블리의 나선 스플라인의 사시도이다.
도 4는, 도 2 및 도 3 각각의 피니언 및 나선 스플라인의 맞물림의 측면도이다.

상세한 설명은, 도면을 참조하여 예시적인 방법으로, 이점 및 특징들과 함께, 본 발명의 실시예들을 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 시동 어셈블리(10)이 제공되며, 제어 섹션(11), 구동 섹션(12) 및, 제1 단말(130) 및 제1 단말(130)에 대향하는 제2 단말(131)을 가지며 피봇 축(P)을 따라 피봇 가능하거나(pivotable) 회전 가능한 레버 암(13)을 포함한다. 제어 섹션(11)은, 제2 단말(131)에 연결되며, 피봇 축(P)을 따라 레버 암(13)을 동작 가능하게 회전하여 제1 단말(130)을 이동하도록 구성된 솔레노이드 요소(110)를 포함한다. 구동 섹션(12)은, 입력 부분(120) 및 출력 부분(121)을 갖는다. 입력 부분(120)은, 전방 회전 방향으로 모터(14)에 의해 회전 가능한 구동 축(15) 및 모터(14)를 포함한다.

구동 축(15)은, 모터에 동력이 전달될 때, 구동 축(15)의 회전 방향에 대해 역 방향으로 각도를 갖는 제1 구동 축 나사선 스플라인(driveshaft helix spline)(153)을 포함한다. 출력 축(30)은, 제1 구동 축 나사선 스플라인(153)에 정합하도록 내측 방사 방향으로 향하는 제2 구동 축 나사선 스플라인(150)을 포함한다. 레버 암(13)의 제1 단말(130)은, 출력 축(30)에 구동 가능하게 연결된다. 솔레노이드 요소(110)가 피봇 축(P)을 따라 레버 암(13)을 회전하도록 구동될 때, 제1 단말(130)은 출력 축(30)을 링 기어(40)을 향해 이동하게 하여, 출력 축(30) 또한, 제1 구동 축 나사선 스플라인(153)에 대한 제2 구동 축 나사선 스플라인(150)의 정합으로 인해 역방향으로 회전하게 된다.

출력 부분(121)은, 피니언(20)(도 2 참조), 피니언(20)을 통해 구동 어셈블리 링 기어(40)으로 구동 축(15)의 회전을 전달하도록 배치된 출력 축(30)(도 3 참조), 및 편향 어셈블리(bias assembly)(50)(도 4 참조)를 포함한다. 출력 축(30)은, 모터(14)에 동력이 전달될 때, 구동 축(15)의 회전 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 나선 스플라인(31)을 포함한다. 출력 축(30) 및 제1 나선 스플라인(31)은, 솔레노이드 요소(110)의 동작에 응답하여, 레버 암(13)의 제1 단말(130)에 의해 링 기어(40) 및 출력 부분(121)을 향해 축 방향으로 이동 가능하다. 이것이 발생할 때, 피니언(20)이 링 기어(40)에 대해 맞물림 위치에 회전 가능하게 배치되는 한, 피니언(20)을 통해 링 기어(40)에 구동 축(15)의 회전이 전달될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 편향 어셈블리(50)은, 제1 나선 스플라인(31) 내에 정의된 외주 그루브(circumferential groove)에 배치되며, 외측 방사방향으로 확장되어, 피니언(20)이 출력 축(30)에 대해 배치되는 거리를 제한할 수 있는, 클립 또는 스토퍼(clip or stopper; 또는 정지 부재)(51) 및 탄성 요소952)를 포함한다. 탄성 요소(52)는, 압축 스프링 또는 꼬임 스프링(compression spring or torsional spring) 중의 하나 일 수 있으며, 제1 나선 스플라인(31)의 플렌지(flange)(32) 상에 고정되어 피니언(20)을 스토퍼(51)를 향해 편향되게 한다.

링 기어(40)는, 출력 부분(121)의 영역에 배치될 수 있으며, 링 기어 톱니(41)를 외측 방사방향으로 확장하는 것을 포함하며, 피니언(20)은 피니언 톱니(21)를 외측 방사방향으로 확장하는 것을 포함한다. 피니언 톱니(21) 및 링 기어 톱니(41)는 상호 상보적이며, 피니언(20)과 맞물려서 링 기어(40)와 정합되도록 축 방향으로 배치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 피니언(20)은, 제1 나선 스플라인(31)과 정합하도록 내측 방사방향으로 향하는 제2 나선 스플라인(24)을 갖는 보어(bore)(23)를 정의하도록 형성된 본체(22)를 포함한다. 피니언(20)은 제1 나선 스플라인(31) 상에 탑재된 상태로 배치될 수 있다.

제1 나선 스플라인(31) 및 출력 축(30)의 축 이동은 사전 결정된 거리 상으로 확장된다. 이동의 초기 단계 동안에, 피니언(20)은, 출력 축(30)과 함께 이동하여 결국 링 기어(40)와 접촉한다. 이 때, 접촉에 의해, 피니언(20)은 링 기어를 향해 더 이상 이동할 수 없으며, 탄성 요소(52)는 압축되어, 링 기어(40)을 향해 제1 나선 스플라인(31) 및 출력 축(30)의 계속적인 이동을 허용하며, 이에 따라 제1 및 제2 나선 스플라인(31, 24)의 정합으로 인해 전방향으로 피니언(20)이 회전(spin)하도록 한다.

피니언(20)의 전방향 회전은, 출력 축(30) 및 제1 나선 스플라인(31)이 이동의 중간 단계 동안에 탄성 요소(52)에 의해 적용되는 편향에 대항하여 피니언(20)에 대해 축 방향으로 계속적으로 이동함에 따라, 각 링 기어 톱니(41)와의 맞물림 위치로 피니언 톱니(21)가 전방향으로 회전하도록, 시간적으로 조절된다. 피니언(20)의 전방향 회전이 충분하게 되면, 피니언 톱니(21)는 인접한 링 기어 톱니(41) 사이의 그루브와 정렬되며, 이에 따라 이동의 최종 단계로써, 제1 나선 스플라인(31) 및 출력 축(30)의 계속적인 회전 축 이동이, 링 기어(40)에 대한 정합 위치로 피니언(20)의 추가적인 축 방향 이동을 강제할 수 있다.

제1 및 제2 나선 스플라인(31, 24) 각각의 각도 및 길이는, 다양한 설계 요인에 따라 사전 정의된다. 예를 들어, 각도의 크기는, 링 기어(40) 상의 톱니(41) 사이의 틈과 피니언 톱니(21)가 정렬되도록, 피니언(20)의 충분한 전방향 회전이 일어나도록, 충분하게 설정되어야 한다. 반면, 각도의 크기는, 피니언(20) 또는 출력 축(30)의 마모나 손상이 일어날 정도의 크기가 될 수 없다.

실시예에 따르면, 구동 축(15)은, 구동 축 나선 스플라인(150, 153)을 포함할 수 있으며, 그 각도는 25도 내지 30도이다. 이 경우, 제1 및 제2 나선 스플라인(31, 24)은 25도 이하의 각도를 가지며, 일체 포괄적이지 않으며(non-inclusively) 특정 실시예에 따르면, 제1 및 제2 나선 스플라인(31, 24)은 약 15도의 각도를 가질 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 구동 축 나선 스플라인(150)은 실질적으로 감소된 각도(즉, 15도 이하)를 가질 수 이거나, 구동 축(15)은 영 각도(zero-angle) 구동 축 스플라인(151)(도 4의 점선 참조)을 포함할 수 있으며, 이 경우, 일체 포괄적이지 않게, 제1 및 제2 나선 스플라인(31, 24)은 약 15도 이하의 각도를 가질 수 있다. 어느 경우에도, 피니언(20)에 대한 제1 나선 스플라인(31) 및 출력 축(30)의 축 방향 이동의 거리는, 인접한 링 기어 톱니(41) 사이의 그루브의 호 길이(arc-length)에 의해 정의되는 각도에 의해 피니언 톱니(21)의 회전이 일어날 수 있도록 충분하다.

본 발명이 한정된 수의 실시예들을 참조하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 개시된 실시예들에 의해 한정되지 않음을 당연히 이해해야 한다. 오히려, 본 발명은, 본 발명의 취지 및 범위에 부합하는, 본원에 기술되지 않은 임의의 수의 변형, 대안, 치환 또는 균등 배열을 포함하도록 수정될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들이 기술되었지만, 본 발명의 양상들은 기술된 실시예들의 단지 일부를 포함함을 이해해야 할 것이다. 따라서, 본 발명은, 이상 설명에 의해 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims

시동 어셈블리에 있어서,
피니언;
상기 피니언을 통해 구동 어셈블리 링 기어로 회전을 전달하고, 상기 회전의 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 나선 스플라인을 포함하는 출력 축; 및
축 방향으로 상기 피니언을 편향하는, 상기 제1 나선 스플라인 상에 고정된 탄성 요소를 포함하며,
상기 링 기어 및 상기 피니언은 상보적인 톱니를 포함하며,
상기 피니언은, 상기 출력 축 및 상기 제1 나선 스플라인이 상기 축 방향으로 상기 피니언에 대해 축을 따라 이동함에 따라, 상기 피니언 톱니가 상기 링 기어 톱니와 각각 맞물림 위치로 전방향 회전하도록, 상기 제1 나선 스플라인과 정합하는 제2 나선 스플라인을 갖는 보어를 정의하는, 시동 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은, 일체적으로 포괄적이지 않게, 25도 이하의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은, 약 15도의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 피니언에 대한 상기 제1 나선 스플라인 및 상기 출력 축의 축 이동의 거리는, 인접한 링 기어 톱니 사이의 각도에 의해 톱니 회전을 일으키기에 충분한, 시동 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 탄성 요소는, 압축 스프링 또는 비틀림 스프링 중의 하나를 포함하는, 시동 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 모터가 동력을 받을 때, 구동 축의 회전 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 구동 축 나사선 스플라인을 더 포함하며, 상기 출력 축은, 상기 제1 구동 축 나사선 스플라인과 정합하도록 내측 방사방향으로 향하는 제2 구동 축 나사선 스플라인을 포함하는, 시동 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은, 상기 제1 및 제2 구동 축 나사선 스플라인의 각도 보다 작은 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 구동 축 나사선 스플라인은 25도 내지 30도의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은, 일체적으로 포괄적이지 않게, 25도 이하의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은 약 15도의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
회전 방향으로 회전 가능한 구동 축을 포함하는 시동 어셈블리에 있어서,
피니언;
상기 피니언을 통해 구동 어셈블리 링 기어로 구동 축 회전을 전달하고, 상기 회전의 방향에 대해 역방향으로 각도를 갖는 제1 나선 스플라인을 포함하는 출력 축; 및
스토퍼를 포함하고, 상기 스토퍼를 향해 상기 피니언을 편향하는, 상기 제1 나선 스플라인 상에 고정된 탄성 요소를 포함하는 편향 어셈블리를 포함하며,
상기 링 기어 및 상기 피니언은 상보적인 톱니를 포함하며,
상기 피니언은, 상기 출력 축 및 상기 제1 나선 스플라인이 상기 편향에 대항하여 상기 피니언에 대해 축을 따라 이동함에 따라, 상기 피니언 톱니가 상기 링 기어 톱니와 각각 맞물림 위치로 전방향 회전하도록, 상기 제1 나선 스플라인과 정합하는 제2 나선 스플라인을 갖는 보어를 정의하는, 시동 어셈블리.
제11항에 있어서,
상기 피니언에 대해 축 방향으로 상기 제1 나선 스플라인 및 상기 출력 축을 이동하도록 배치된 제1 단말 및 상기 제1 단말에 대향하는 제2 단말을 포함하는 레버 암; 및
상기 제2 단말에 연결되고, 피봇 축을 따라 상기 레버 암을 동작 가능하게 회전하여 상기 제1 단말을 이동하도록 구성되는 솔레노이드를 더 포함하는, 시동 어셈블리.
제12항에 있어서,
상기 구동 축은, 약 25도의 각도를 갖는 구동 축 나선 스플라인을 포함하는, 시동 어셈블리.
제13항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은, 일체적으로 포괄적이지 않게, 25도 이하의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제14항에 있어서,
상기 피니언에 대한 상기 제1 나선 스플라인 및 상기 출력 축의 축 이동의 거리는, 인접한 링 기어 톱니 사이의 각도에 의해 톱니 회전을 일으키기에 충분한, 시동 어셈블리.
제13항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은 약 15도의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제16항에 있어서,
상기 피니언에 대한 상기 제1 나선 스플라인 및 상기 출력 축의 축 이동의 거리는, 인접한 링 기어 톱니 사이의 각도에 의해 톱니 회전을 일으키기에 충분한, 시동 어셈블리.
제11항에 있어서,
상기 구동 축은, 영 각도 구동 축 스플라인을 포함하는, 시동 어셈블리.
제18항에 있어서,
상기 제1 및 제2 나선 스플라인은 약 15도의 각도를 갖는, 시동 어셈블리.
제19항에 있어서,
상기 피니언에 대한 상기 제1 나선 스플라인 및 상기 출력 축의 축 이동의 거리는, 인접한 링 기어 톱니 사이의 각도에 의해 톱니 회전을 일으키기에 충분한, 시동 어셈블리.
제11항에 있어서,
상기 탄성 요소는, 압축 스프링 또는 비틀림 스프링 중의 하나를 포함하는, 시동 어셈블리.