KR20180127734A - 스타트모터용 스위치유닛 - Google Patents

Abstract

스타트모터용 스위치유닛이 개시된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스타트모터용 스위치유닛은 스타트모터의 모터유닛으로 인가되는 전류의 흐름을 단속하는 이동접점 및 고정접점; 전진동작시 전방에 마련된 상기 이동접점을 고정접점 쪽으로 이동시키도록 슬라이딩 가능하게 마련된 플런저; 상기 플런저를 자화시키도록 상기 플런저 둘레에 배치된 코일; 상기 모터유닛의 회전축 상에 이동 가능하게 설치된 피니언을 엔진 쪽 플라이휠의 링거어와 치합하도록 이동시키는 시프트레버를 견인하도록 상기 플런저에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 장착된 후크; 상기 후크를 상기 플런저의 후진방향으로 탄성지지 하는 탄성부재; 및 상기 코일과 플런저 사이에 자속의 누설을 안내하도록 강자성체로 마련된 자기부재를 포함할 수 있다.

Description

스타트모터용 스위치유닛{switch unit for start motor}

본 발명은 스타트모터용 스위치유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타트모터의 피니언과 엔진 쪽 링기어의 내구성 개선에 기여할 수 있게 마련된 스타트모터용 스위치유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 엔진의 시동을 위한 시동장치가 마련된다.

시동장치는 배터리와, 배티러로부터 전원을 공급받아 엔진의 플라이휠을 회전시켜 엔진이 시동되도록 하는 스타트모터를 구비한다.

스타트모터는 엔진의 시동을 위해 회전력을 제공하는 모터유닛과, 모터유닛으로 인가되는 배터리 전류의 흐름을 단속하는 스위치유닛을 구비한다.

모터유닛의 회전축에는 엔진의 플라이휠의 링기어와 치합되도록 피니언이 이동 가능하게 설치된다. 피니언은 모터유닛이 구동된 상태에서 회전축과 함께 회전하게 된다.

그리고 스위치유닛은 이동접점과 고정접점을 구비하여 모터유닛으로 인가되는 전류의 흐름을 단속하고, 이와 연동하여 시프트레버를 동작시킴으로써 피니언을 이동시켜 링기어와 치합하도록 한다. 피니언은 이동접점이 고정접점에 접촉하여 모터유닛에 의해 회전하는 상태에서 엔진 쪽 링기어와 치합하게된다.

그러나 이와 같은 스타트모터의 구조에서는 피니언과 링기어가 치합하는 시점에서의 피니언의 회전속도나, 링기어 쪽으로 이동하는 피니언의 이동속도 등이 과해지면서 피니언과 링기어가 쉽게 마모되거나 파손되는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1111546호

본 발명의 실시 예는 스타트모터의 피니언과, 상기 피니언을 통해 회전하는 엔진 쪽 링기어의 내구성 개선에 기여할 수 있는 스타트모터용 스위치유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 스타트모터의 모터유닛으로 인가되는 전류의 흐름을 단속하는 이동접점 및 고정접점; 전진동작시 전방에 마련된 상기 이동접점을 고정접점 쪽으로 이동시키도록 슬라이딩 가능하게 마련된 플런저; 상기 플런저를 자화시키도록 상기 플런저 둘레에 배치된 코일; 상기 모터유닛의 회전축 상에 이동 가능하게 설치된 피니언을 엔진 쪽 플라이휠의 링거어와 치합하도록 이동시키는 시프트레버를 견인하도록 상기 플런저에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 장착된 후크; 상기 후크를 상기 플런저의 후진방향으로 탄성지지 하는 탄성부재; 및 상기 코일과 플런저 사이에 자속의 누설을 안내하도록 강자성체로 마련된 자기부재를 포함하는 스타트모터용 스위치유닛이 제공될 수 있다.

상기 스타트모터용 스위치유닛은 상기 코일이 권취되도록 상기 플런저 둘레를 감싸는 보빈을 더 포함하고, 상기 보빈은 사출가공되며, 상기 자기부재는 상기 보빈의 사출과정에서 상기 보빈에 일체로 인서트 결합될 수 있다.

상기 보빈은 양단이 개방된 중공의 원통부와, 상기 원통부의 양단 둘레에 반경방향으로 연장되도록 마련된 한 쌍의 플랜지부를 포함하고, 상기 자기부재는 원통부의 길이에 대응하는 길이를 갖는 원통형태로 마련되어 상기 원통부의 내벽과 외벽 사이에 인서트 될 수 있다.

상기 원통부는 내벽을 통해 상기 플런저 외면을 직접 슬라이딩 가능하게 지지하도록 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 스타트모터용 스위치유닛은 이동접점과 고정접점 간의 접촉을 지연시켜 피니언과 링기어 간의 치합시점에서 피니언의 회전력을 저감시킬 수 있게 되므로, 스타트모터의 피니언과 엔진 쪽 링기어가 치합과정에서 마모되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 스타트모터용 스위치유닛은 피니언의 이동속도를 저하시켜 피니언과 링기어 간의 충격하중을 저감시킬 수 있게 되므로, 스타트모터의 피니언과 엔진 쪽 링기어가 치합과정에서 충돌에 의해 손상되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 스타트모터의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1에서 스위치유닛의 구조를 확대 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 상태에서 피니언이 엔진 쪽 플라이휠의 링기어와 접촉한 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 상태에서 이동접점이 고정접점에 접촉하고, 피니언이 링기어와 치합된 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 도 2에서 코일과 보빈 쪽 구조를 확대 도시한 것이다.
도 6은 도 2의 보빈의 구조를 확대 도시한 사시도로, 자기부재의 설치구조를 보이기 위해 보빈의 일부를 절개하여 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스타트모터는 모터유닛(10)과, 스위치유닛(20)을 구비한다.

모터유닛(10)은 고정자(11) 및 회전자(12)와, 회전자(12)에 고정된 회전축(13)과, 회전축(13)에 고정되어 회전자(12)로 전류를 인가하는 정류자(14)와, 정류자(14)에 전기적으로 접속되는 브러시(15)를 구비한다.

모터유닛(10)의 회전력을 엔진으로 전달하기 위해 회전축(13)에는 피니언(100)이 슬라이딩 가능하게 장착된다. 피니언(100)은 일단이 오버러닝 클러치(110)에 연결된 시프트레버(120)를 통해 회전축(13) 상에서 슬라이딩 가능하게 되고, 시프트레버(120)의 타단은 스위치유닛(20) 쪽으로 연결된다. 미설명 부호 121는 시프트레버(120) 회전 중심이 되는 중앙의 힌지축을 가리킨다.

스위치유닛(20)은 케이스(21)와, 케이스(21) 일단에 결합되는 절연재질의 캡(22)을 구비하여 외형을 이룰 수 있다.

스위치유닛(20)은 모터유닛(10)으로 인가되는 전류의 흐름을 단속하는 동작과 연동하여 시프트레버(120)를 이동시키게 되는데, 이를 위해 케이스(21)에는 원통형의 코일(23)과, 코일(23)에 형성되는 자기장을 통해 이동하도록 코일(23)의 내측에 설치된 플런저(24)를 구비한다.

스위치유닛(20)은 모터유닛(10)과 평행하게 배치되며 플런저(24)는 엔진 쪽 플라이휠(미도시)의 링기어(200) 쪽으로 전진하는 피니언(100)의 이동방향과 반대방향으로 전진하게 된다. 코일(23)은 플런저(24) 둘레를 감싸도록 배치된 보빈(25)에 감겨진다. 보빈(25)은 사출물로 마련 될 수 있다.

캡(22)에는 차량의 배터리(미도시)와 연결되는 배터리단자(26)와, 모터유닛(10)과 연결되는 모터단자(27)가 설치된다. 배터리단자(26)와 모터단자(27)는 캡(22)을 관통하도록 상호 나란히 캡(22)에 고정될 수 있다.

캡(22) 외부로 연장된 부위의 배터리단자(26)와 모터단자(27)에는 각각 차량의 배터리(미도시)와 모터부유닛(10)에 접속되는 케이블(28a,28b)이 연결될 수 있다.

또한 스위치유닛(20)은 배터리(미도시)로부터 모터유닛(10)으로 인가되는 전류의 흐름을 단속하기 위해 이동접점(29a)과 고정접점(29b)을 구비한다.

이동접점(29a)은 차량 키스위치(미도시)의 온 상태에서 고정접점(29b)에 접촉함에 따라 배터리(미도시)의 전원을 모터유닛(10)으로 인가하고, 키스위치(미도시)의 오프 상태에서 이동접점(29a)은 고정접점(29b)으로부터 이격되어 모터유닛(10)으로 인가되던 배터리(미도시)의 전류의 흐름을 차단하게 된다.

고정접점(29b)은 배터리단자(26)와 모터단자(27)의 내측 단부를 통해 구성되고, 이동접점(29a)은 플런저(24)의 동작과 연동하여 이동하도록 플런저(24)의 전진방향 앞쪽에 설치된 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 이동접점(29a)의 설치를 위해 플런저(24)의 선단에는 고정로드(30)가 결합되고, 이동접점(29a)의 고정로드(30)의 전방에 결합될 수 있다.

플런저(24)의 전방에는 고정철심(31)이 고정되고, 코일(23)에 의해 자화된 플런저(24)는 고정철심(31)과의 사이에서 형성되는 흡인력을 통해 고정철심(31) 쪽으로 이동하면서 전진하게 된다. 고정철심(31)에는 고정로드(30)의 슬라이딩을 허용하기 위한 슬라이딩홀(31a)이 마련될 수 있다.

또 플런저(24)에는 오버러닝클러치(110)와 시프트레버(120)를 통해 연결되는 후크(32)가 장착되고, 후크(32)의 장착을 위해 캡(22) 반대 쪽으로 플런저(24)에는 설치홈(24a)이 마련된다. 후크(32)는 설치홈(24a)에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되고, 설치홈(24a)에는 후크(32)를 플런저(24)의 후진방향으로 탄성지지하는 탄성부재(33)가 설치된다. 탄성부재(33)는 후크(32) 둘레를 감싸는 코일형태의 스프링(33a)을 포함할 수 있다.

설치홈(24a)의 개구는 덮개(34)를 통해 폐쇄된다. 덮개(34)는 탄성부재(33)의 일단을 지지하고, 덮개(34)에는 후크(32)의 슬라이딩을 허용하기 위한 슬라이딩홀(34a)이 마련된다. 또한 덮개(34)와 케이스(21) 사이에는 전진방향으로 슬라이딩 된 플런저(24)의 복귀를 위한 리턴스프링(35)이 설치될 수 있다.

따라서 후크(32)는 덮개(34)와 탄성부재(33)를 통해 플런저(24)의 전진방향으로 지지되어 플런저(24)와 함께 진진하면서 피니언(100)이 링기어(200) 쪽으로 이동하도록 시프트레버(120)를 견인하게 된다.

다음은 이와 같이 구성되는 스타트모터의 동작에 관해 설명하도록 한다.

도 1의 상태에서 차량의 키스위치(미도시)가 온 되어 상기 코일(23)이 여자되면, 자화된 플런저(24)는 고정철심(31) 쪽으로 전진하게 되고, 이때 후크(32)는 플런저(24)와 함께 전진하게 된다. 이에 따라 시프트레버(120)는 피니언(100)이 링기어(200)와 치합하는 방향으로 당겨지도록 후크(32)를 통해 견인되고, 동시에 이동접점(29a)은 고정접점(29b) 방향으로 이동하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 플런저(24)의 전진과정 도중에 피니언(100)은 링기어(200)와 상호 대응하는 치(101,201)의 단부를 통해 접촉하게 되고, 이에 따라 후크(32)의 전진은 중단된다. 그리고 이 상태에서 고정철심(31)과 접하도록 이동하는 플런저(24)의 전진 동작에 의해 탄성부재(33)는 압축될 수 있다.

이와 같은 플런저(24)의 전진을 통해 이동접점(29a)이 고정접점(29b)과 접촉하게 되면, 모터유닛(10)으로 배터리(미도시)의 전류가 인가되면서 회전축(13)이 회전하게 되고, 이에 따라 피니언(100)은 회전축(13)과 함께 회전하면서 링기어(200)와 치합이 가능한 상태로 정렬된다. 즉 피니언(100)과 링기어(200)는 피니언(100)의 회전에 의해 피니언(100)의 치(101)가 링기어(200)의 치(201) 사이로 삽입 가능한 상태가 되도록 정렬되는 것이다.

따라서 이 상태에서는 탄성부재(33)의 복원력에 의해 후크(32)가 전진하면서 시프트레버(120)를 견인하여 피니언(100)이 링기어(200) 방향으로 더 이동하게 되고, 이에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 피니언(100)의 치(101)가 링기어(200)의 치(201) 사이로 삽입되어 피니언(100)과 링기어(200)가 치합하게 되고, 이에 따라 피니언(100)을 통해 링기어(200)가 회전하면서 엔진의 시동이 이루어지게 된다.

물론, 피니언(100)이 링기어(200)와 접촉하기 전에 이미 피니언(100)의 치(101)가 링기어(200)의 치(201) 사이로 삽입 가능 하도록 피니언(100)과 링기어(200)가 정렬된 상태일 경우, 후크(32)는 정지됨이 없이 플런저(24) 함께 연속적으로 이동하면서 피니언(100)이 링기어(200)에 치합되도록 할 수 있다.

링기어(200)가 회전하면서 엔진(미도시)의 시동이 이루어진 상태에서 키스위치(미도시)가 오프 되면, 코일(23)의 전류는 차단되고, 이때는 리턴스프링(35)의 복원력에 의해 플런저(24)가 본래의 상태로 복귀함에 따라 피니언(100)과 링기어(200) 사이가 분리되면서 이동접점(29a)은 고정접점(29b)으로부터 이격되어 모터유닛(10)으로 인가되던 배터리(미도시)의 전류의 흐름을 차단하게 된다.

한편, 본 실시 예에 있어서, 코일(23)과 플런저(24) 사이에는 자기부재(40)가 마련되고, 자기부재(40)는 코일(23)과 플런저(24) 사이에 배치되는 강자성체로 마련되어 자속의 누설을 안내함으로써, 자기력의 저하를 통해 플런저(24)의 이동속도를 감속시킨다.

플런저(24)의 이동속도가 감속된 상태에서는 이동접점(29a)과 고정접점(29b)이 접촉되는 시점과, 피니언(100)과 링기어(200)가 치합되는 시점 간의 시간차가 줄어들게 되고, 이에 따라 피니언(100)과 링기어(200)는 모터유닛(10)으로 전류가 인가된 이후 모터유닛(10)의 회전속도가 정격속도에 도달하기 이전에 상호 치합 될 수 있게 된다.

따라서 본 실시 예에 따르면, 이동접점(29a)과 고정접점(29b) 간의 접촉을 지연시켜 피니언(100)와 링기어(200)가 정렬되는 과정에서 피니언(100)의 회전력을 저감시킬 수 있게 되므로, 피니언(100)과 링기어(200)가 치합과정에서 상호 마모되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또 플런저(24)의 이동속도가 감소하면, 후크(32)를 통해 견인되는 시프트레버(120)의 회전속도가 상대적으로 느려지면서 피니언(100)의 이동속도도 감소하게 된다. 따라서 이때는 상호 간이 치합을 위해 피니언(100)과 링기어(200)의 접촉시 발생하는 충격하중이 저감되므로, 피니언(100)과 링기어(200)의 상호 간의 접촉시 발생할 수 있는 파손문제도 효과적으로 예방할 수 있게 된다.

스타트모터의 시동속도가 정해진 기준범위 내에서 이루어질 수 있도록 자기부재(40)는 피니언(100) 및 링기어(200)의 손상방지효과를 얻을 수 있는 범위 내에서 플런저(24)가 최대한 빠르게 동작할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.

자속의 누설을 안내하는 자기부재(40)는 철이나 니켈과 등의 강자성체로 마련되어 사출물로 마련된 보빈(25)의 사출과정에서 보빈(25)에 일체로 인서트 결합될 수 있다.

보빈(25)의 제작과정에서 보빈(25)에 일체로 고정된 자기부재(40)는 별도의 고정구조나 결합구조 없이도 스위치유닛(20)에 간단히 채용될 수 있게 된다. 또 철과 같은 재질의 자기부재(40)는 보빈(25)에 인서트되어 외부로 노출될 우려가 없게 됨에 따라 부식될 우려 또한 없게 된다.

도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 보빈(25)은 양단이 개방된 중공의 원통부(51)와, 원통부(51)의 양단의 둘레에 반경방향으로 연장되도록 마련된 한 쌍의 플랜지부(52,53)를 구비하고, 자기부재(40)는 원통형태로 마련되어 원통부(51)의 내벽(51a)과 외벽(51b) 사이에 인서트 될 수 있다. 이를 위해 자기부재(40)는 내면과 외면 사이의 두께가 원통부(51)의 내벽(51a)과 외벽(51b) 사이의 두께보다 작게 설계하는 것이 바람직하다.

이와 같이 스위치유닛(20)은 보빈(25)의 제작과정에서 원통부(51)에 자기부재(40)를 인서트 시키는 간단한 공정만을 추가하여 플런저(24)의 자기력이 저하되도록 함으로써, 피니언(100) 및 링기어(200)의 내구성을 개선할 수 있게 된다. 따라서 본 실시 에에 따르면, 코일(23)의 권선량이나 코일(23)의 굵기 등을 변화시키지 않고서도 플런저(24)의 자기력 조정이 가능하게 되고, 이에 따라 기존 스타트모터의 스위치유닛을 구조 변경 없이 그대로 사용할 수 있게 되어 피니언(100) 및 링기어(200) 내구성 개선에 따른 비용절감 효과가 커지게 된다.

또한 보빈(25)은 금속재질의 자기부재(40)가 인서트 됨에 따라 기계적인 강도가 향상됨은 물론 열적 변형에 강해지게 되는데, 이에 따라 보빈(25)은 자기부재(40)가 인서트 된 원통부(51)의 내벽(51a)을 통해 플런저(24) 외면을 직접 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있게 된다.

즉, 사출물로 마련되는 보빈(25)은 금속에 비해 상대적으로 열에 취약하기 때문에, 자화된 플런저(24)의 열기가 보빈(25)으로 직접 전도될 경우, 보빈(25)은 표면이 굴곡을 갖거나 휘어지도록 변형되면서 플런저(24)를 슬라이딩 가능하게 지지하기 어렵게 될 수 있다. 이에 반해 금속재질의 자기부재(40)가 인서트 된 보빈(25)의 원통부(51)는 자기부재(40)가 심재 역할을 수행하게 되어 열적으로 변경될 우려가 거의 없게 되므로, 보빈(25)은 상기 원통부(51)를 통해 열적변형이 억제된 안정된 상태에서 플런저(24)를 직접 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있게 된다.

전술한 원통부(51)의 강성 개선 및 열적변형 억제효과가 원통부(51)의 길이방향 전 구간에 걸쳐 이루어질 수 있도록 자기부재(40)는 원통부(51)의 길이에 대응하는 길이를 구비하는 것이 바람직하다. 여기서 원통부(51)의 길이에 대응하는 자기부재(40)의 길이는 외부로 노출이 방지되는 범위에서 원통부(51)의 길이에 가깝게 마련된 자기부재(40)의 길이를 가리킨다.

10: 모터유닛 20: 스위치유닛
23: 코일 24: 플런저
25: 보빈 40: 자기부재
51: 원통부 51a: 내벽
51b: 외벽 52,53: 플랜지부

Claims (4)

1. 스타트모터의 모터유닛으로 인가되는 전류의 흐름을 단속하는 이동접점 및 고정접점;
   전진동작시 전방에 마련된 상기 이동접점을 고정접점 쪽으로 이동시키도록 슬라이딩 가능하게 마련된 플런저;
   상기 플런저를 자화시키도록 상기 플런저 둘레에 배치된 코일;
   상기 모터유닛의 회전축 상에 이동 가능하게 설치된 피니언을 엔진 쪽 플라이휠의 링거어와 치합하도록 이동시키는 시프트레버를 견인하도록 상기 플런저에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 장착된 후크;
   상기 후크를 상기 플런저의 후진방향으로 탄성지지 하는 탄성부재; 및
   상기 코일과 플런저 사이에 자속의 누설을 안내하도록 강자성체로 마련된 자기부재를 포함하는 스타트모터용 스위치유닛.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 코일이 권취되도록 상기 플런저 둘레를 감싸는 보빈을 더 포함하고,
   상기 보빈은 사출가공되며,
   상기 자기부재는 상기 보빈의 사출과정에서 상기 보빈에 일체로 인서트 결합된 스타트모터용 스위치유닛.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 보빈은 양단이 개방된 중공의 원통부와, 상기 원통부의 양단 둘레에 반경방향으로 연장되도록 마련된 한 쌍의 플랜지부를 포함하고,
   상기 자기부재는 원통부의 길이에 대응하는 길이를 갖는 원통형태로 마련되어 상기 원통부의 내벽과 외벽 사이에 인서트 된 스타트모터용 스위치유닛.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 원통부는 내벽을 통해 상기 플런저 외면을 직접 슬라이딩 가능하게 지지하도록 마련된 스타트모터용 스위치유닛.
   
   

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