KR920006247B1

KR920006247B1 - 시동전동기

Info

Publication number: KR920006247B1
Application number: KR1019890012460A
Authority: KR
Inventors: 슈죠 이소즈미
Original assignee: 미쓰비시전기 주식회사; 시끼모리야
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1992-08-01
Also published as: FR2637022B1; KR900005053A; FR2637022A1; DE3931942A1; JPH0291469A; JPH0737785B2; US5035151A

Abstract

내용 없음.

Description

시동전동기

제1도는 이 발명명의 한 실시예에 의한 시동전동기의 파단측면도.

제2b는 치차(齒車)가 맞물리는 도면.

제2a도는 제2b도의 상세도.

제3도는 링기어와 피니온이 초기에 맞물리는 도면.

제4도는 시동전동기의 다른 실시예의 부분 단면도.

제5도는 종래 시동전동기의 요부단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 프로트하우징 21 : 직류전동기

22a : 피니온 29 : 링기어

이 발명은 차량의 시동전동기로 사용되는 시동기에 관한 것이다. 제5도는 종래 시동전동기의 크러치장치부분의 단면도를 나타낸 것인데 도면에 있어서, 1은 전자스위치장치이며, 2는 부런저, 3은 상단을 부런저(2)에 계합하고 하단을 오버런닌클러치장치(4)의 후단에 계합되는 레버이며 지점(3a)을 중심으로 회동한다.

5는 전동기, 6은 전기자, 7은 전기자(6)에 자계를 발생시키기 위한 계자코일이다. 8은 전기자(6)의 회전축(6a)에서 연장된 출력회전축이며, 이 회전축(8)의 외주부에 설치된 헤리칼스프라인(8a)에 오버러닌 클러치장치(4)의 클러치 아우터(4a)가 맞물려 있다. 9는 도시하지 않은 기관의 링기어와 맞물리는 피니온인데, 클러치이너(4b)와 일체로 되어있다. 10은 피니온(9)을 출력축(8)에 지지시키기 위한 베어링이다. 11은 스토퍼로서, 링(11a)을 통하여 회전축(8)의 선단부에 설치되어 있으며 이스토브(11)에 피니온(9)의 전단부가 맞닿아 있다. 12는 프론트하우징, 13은 하우징(12)에 장착된 베어링인제 출력회전축(8)의 전단부를 지지하고 있다. 14는 출력회전축(8)의 스러스트파워(thrust power)를 받는 와서이다. 또, 2a는 상기 피니온(9)이 링기어와 계합하였을때의 압입력을 주는 스프링이다. 다음에 동작에 관하여 설명한다.

도시하지 않은 키스위치를 온시키면 전자스위치장치(1)의 여자코일이 여자되어 프런저(2)가 후방(좌측)으로 흡입된다. 이로 인하여 프런저(2)에 계합되어 있는 레버(3)의 상단이 좌측으로 잡아당겨지므로 레버(3)는 지점(3a)을 중심으로 하단이 우측으로 이동하며 이에 수반하여 오버런닌클러치장치(4)와 더불어 피니온(9)을 출력회전축(8)위를 우측으로 접동시키며 도시에 없는 기관의 링기어와 계합한다. 한편, 상기 동작과동시에 전자스위치(1)의 접점의 온에 의하여 전동기(5)에 통전되어 전기자(6)가 회전하게 된다. 이 회전력은 회전축(6a)에서 헤리컬스프라인(8a)을 통하여 오버런닌클러치장치(8)를 경유하여 피니온(9)에 전달되어 기관의 링기어를 시동시킨다.

종래의 시동전동기는 이상과 같이 구성되어 있는데, 차량의 엔진주위의 보조기류의 증가, 연바의 저감등에 의하여 시동전동기의 소형화가 요망되고 있는 것이다. 그 하나의 방법으로서, 피니온(9)과 링기어의 향상이 있는데, 기어의 비를 크게하면 이에 걸맞는 만큼의 전동기부분의 경량화가 가능하다. 이 방법은 첫째로 링기어의 이수(齒數)를 증가시킬 것, 둘째로 피니온의 이수를 감소시키는 것 중 어느하나에 의하여 성립되지만, 첫째의 방법은 다음의 이유에 의하여 곤란한 것이다.

즉, 링기어의 이수를 증가시킨다는 것은 링기어의 직경을 크게 한다는 것이므로 엔진트랜스미션의 직경이 커지게 되므로 차량의 엔진룸내의 각 레이아우트(layout)을 생각하면서 이 엔진룸을 크게할 필요가 생겨 결과적으로 차량의 중량증가가 된다.

다음에 둘째의 방법에 있어서도 아래에 설명하는 과제가 있었다. 종래의 시동전동기에서는, 피니온(9)의 내측에 출력회전축(8)이 위치되어 있고 이 출력회전축(8)의 축강도와, 또 피니온이 이바닥(齒底)강도를 확보해야하는 관점과, 더 나아가 링기어와의 맞물림율을 될수있는한 크게 하여 충격 및 마모를 방지해야하는 점에서, 피니온의 이수는 쌍방의 점에서 너무 적게하는 것은 불가능한것이였다.

상게하게는 피니온의 모듈이 2.75이하, 더욱 상세하게는 모듈 2.54의 일반적 자동차용 피니온에서는 그개수의 최소치가 8개로서 한계이며 8개를 밑돌면 링기어와의 맞물림을 저하하여 시동전동기의 각부나 링기어에 가해지는 충격이 커지거나 마모가 격심해짐과 동시에 상기한 바와 같이 강도 확보가 곤란하여 실용적으로 적용시킬 수 없게 된다.

이 발명은 상기와 같은 과제를 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 전동기부의 소형경량화를 도모함과 동시에 피니온을 맞물리는 전자스위치의 소형경량화를 도모할 수 있는 시동전동기를 얻는데 그 목적이 있다. 이 발명의 시동전동기는 기관의 링기어와 맞물리는 피니온을 전동기에 갖고 있으며 이 전동기에 의하여 기관을 시동시키는 시동전동기에 있어서, 상기 피니온이 프론트 하우징에 대하여 오버행 타이프(overhang type)로 하여 피니온의 이수를 7개로 한것이다.

이 발명에 있어서는, 오버행 타이프의 시동전동기의 피니온의 이수를 7개로 함으로서 피니온과 기관의 링기어간의 비가 향상되고 이로 인하여 전동기부의 소형경량화가 이룩된다.

이 발명의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다. 제1도는 이 발명에 의한 시동전동기의 요부측면도인데 도면에 있어서, 20은 시동전동기로서 직류전동기(21)를 포함하며 그 전기자회전축(21a)은 전방(우측)으로 신장하는 출력회전축(21b)을 갖추고 있다. 이 출력회전축(21b)은 프론트하우징(212)에 형성된 개구부(12a)에서 바깥쪽으로 돌출되어 있다.

또 상기 출력회전축(21b)에는 오버런닌클러치장치(4)가 갖추어져 있다. 오버런닌클러치장치(4)는 클러치아우터(4a)에 일체적인 통형부(4d)는 출력회전축(21b)에 형성된 스프라인에 맞물리면서 전후로 접동할 수있게 출력회전축(21b)에 장설되어 있다.

또 클러치인너(4b)는 출력회전축(21b)에 접동할 수 있게 장설된 피니온 이동통(22)의 후단부이며, 따라서 통형부(4d), 오버런닌클러치장치(4) 및 피니온 이동통(22)는 출력회전축(21b)을 접동한다. 이때 축방향 작용력은 프론트하우징(12)에 부착된 전자스위치장치(23)의 프런저(23a)에 일단이 계합되고 타단의 양다리부가 통형부(4d)를 감싸는 것과 같이 계합된 시프트레버(24)에 의하여 부여된다.

피니온 이동통(22)에 있어서, 상술한 바와 같은 그 후단부는 클런치인너(4b)로서 작용하기 때문에 이 후단부를 편의하게 클러치인너라 칭한다. 한편, 피니온 이동통(22)의 전단부는 그외주면에 이수 7개의 피니온(22a)을 설치한 피니온부이다.

이 피니온부와 클런치 인너부와의 중간부는 접동지지면(22b)이 되고 피니온 이동통(22)은 프론트하우징(12)에 형성된 개구부(12a)보다 내측에서 프론트하우징(12)에 끼워 맞추어져서 고정된 볼베어링(25)의 내부레이스에 접동지지면(22b)을 끼워 넣어 접동할 수 있게 지지되어 있다. 이 피니온 이동통(22)에 있어서의 클러치인너부에서 중간부인 접동지지면(22b)까지의 내주부는 대경(大經)으로 형성되고 출력회전축(21b)의 외주면과의 사이에 비교적 큰 간극부(26)가 형성되어 있다. 이 간극부(26)에는 피니온 이동통(22)을 통하여 출력회전축(21b)을 지지하는 베어링(27)이 설치되어 있다. 그리고 피니온 이동통(22)의 전단부의 피니온(22a)의 내주부는 축경(縮經)시켜 출력회전축(21b)의 외주면과의 사이에 클리어런스(clearance) (28)이 형성되어 있다.

또 (29)는 피니온(22a)과 맞물리는 기관의 링기어이다. 여기에서, 피니온(22a)에 가해지는 하증은 전부출력회전축(21b)가 받는 것이 아니고 볼베어링(25)에 주로 대항력으로서 작용하므로 출력회전축(21b)은 종래장치보다 그외경을 작게할 수 있다. 또 상기한 피니온(22)과 출력회전축(21b)과의 사이는 미소한 클리어런스 이며 종래장치와 같이 베어링이 없기 때문에 피니온(22a)의 이바닥의 두께를 확보하고 종래와 동일의 모듈의 이(齒), 즉 M=2.75이하, 상세하게는 M=2.54의 이로서, 개수는 7개로 한다. 이상과 같이 축강도와 피니온의 이바닥강도를 확보하고 이수가 7개이므로 구조상의 문제가 해결된다. 다음에 맞물림에 있어서의 문제점에 관하여 설명한다

일반적으로 맞물림율은 두개치차의 소치차의 이수를 적게하면 저하한다. 종래에는 이점이 문제점이 있었다. 그렇지만, 이 발명에서는 상기 저하분을, 피니온 전위계수(轉位係數)를 작게하여 가능한 레벨로서 맞물림 압력각αb을 작게하는 것과 이의 높이를 높게함으로써 맞물림율을 확보할 수 있다.

또한 피니온의 전위계수를 작게함으로써 이뿌리부근에 전락부(22c)가 생겨도 링기어의 이끝외경이 거의 진입하지 않도록 설정하여 종합족으로 보아서 맞물림율을 유지향상시킬 수도 있다. 이것을 다시 상세하게 설명한다.

두개의 치차의 맞물림은 제2b도에 표시한 양치차의 기초원 dg₁, dg₂에 X자 모양으로 접하는 선을 양차량의 회경 dk₁, dk₂가 교차하는 구간을 양차량의 접촉부가 이동한다.

지금 이구간을 ι로하는 차차의 법선피치로 나눈값을 맞물림율이라 부르고 있는데 이 값이 작으면 윤활한 맞물림이 곤란한 것이다. 그래서 치차증, 소치자의 전위계수를 작게하면 전락부(22c)가 생겨, 그 전락점이 상술한 맞물림 구간에 진입하면 맞물림 구간이 감소하여 맞물림율이 저하하므로 일반적으로 좋지않으며 채용되는 일이 없다.

그렇지만, 7개의 이의피니온을 성립시키는데 있어서는, Ded/M을 작게하여 이 가공부가 인벌류트(involute)면이 깎이지 않도록하여 전락부를 막거나 또는 제2도와 같이 상기 전락부(22c)가 생겨도 작용선상에 있어서, 링기어의 인벌류트면이 거의 진입하지 않도록 한다. 구체적으로는 공구압력간 20°에서 전위계수를 0.65이하로 설정함으로서, 실현시킬 수 있다. 그런데 최적치의 전위계수는 0.45-0.60이다.

또 이의높이와 맞물림율의 관계는 치차의 이의높이가 높으면 그값이 크다. 치차는 그이끝원호치의 두께는 어느 일정치를 필요로 한다면 전위계수가 작은편이 오경은 크며 이의 높이를 높이할 수 있으므로, 이점에 있어서 맞물림을 확보하는데도 유리하게 작용한다.

이로인하여 피니온의 7개의 이는 특히 문제없이 성립한다. 이렇게하여 상기와 같이 7개의 이의 피니온으로 함으로서, 전동기를 소형경량화할 수 있는 것은 동시에 피니온을 전방으로 이송시킴과 동시에 이것을 유지하는 전자스위치의 소형화도 할 수 있는 것이다. 다음에, 상기한 전자스위치의 소형경량화에 관하여 설명한다.

제3도는 피니온(22a)과 링기어(29)의 맞물림상태를 표시한다. 여기서, 피니온이 위치 A에서 B까지 회전하는데 요하는 시간 t는

를 나타내며, 또 피니온의 축방향의 운동방정식은

로 된다. (1), (2)식에 의하여

이 성립한다.

단, 식중 Z는 피니온의 이수, α는 모따기(beveling)에 의한 계수, Ns는 전동기의 회전수, F는 압압스프링역량, f는 접동저항, M는 클러치(이동체)중량, X는 피이온의 링기어로의 초기 맞물림율, g는 중력가속도이다. 여기에서, X가 소정량이면 원활한 맞물림이 곤란하다. 이때문에 어느 일정한 압압스프링(제5도에 표시한 종래장치에 있어서의 스프링(2a)의 역량 F가 필요하며 전자스위치의 코일의 온도상승, 배선의 영향을 고려한 소정량 이상의 전자스위치의 흡인력이 필요하게 되며, 이때문에 전자스위치의 코일을 많이 감을 필요가 있으므로 전자스위치가 대형화가 된다. 이러한 상태에 있어서, 상기식(3)의 Z가 적어지고 X를 동일하게하면 F는 적어도 되며 이 결과, 전자스위치를 소형화 할 수 있다.

또 실시예에서는, 피니온이 오버행 타이프로하고 출력회전축이 종래예보다 가는축으로서 피니온의 이바닥 두께를 감소함이 없이 7개의 이수의 것으로 설명하였지만, 제4도에 표시한 것과 같은 피니온축(101)이 전기자회전축(102)에서 토크를 전달시킨 오버런닌 클러치의 아우터(103)에 연결된 인너(l04)내를 접동하는 타이프로서 피니온축(101)의 선단에 7매의 이를 설치한 것도 된다.

또 제4도에서는 전자스위치(105)를 전동기(106)의 후방에 설치되어 있지만 이 발명의 실시예와 같이 전자스위치와 전동기를 병열로 배치한 것, 흑은 피니온축의 외주에 설치한 것도 된다.

제4도에 있어서, (100)은 전기자, (107)은 프론트하우징을 나타낸다. 그리고 이 발명에 있어서는, 전기자회전축과 출력전축간에 감속기구가 없는 것으로서 설명하였지만, 물론 감속기구를 구비한 것도 된다. 또한 피니온과 링기어의 맞물림 압력각을 내리는 수단으로서 전위계수를 작게하는 것으로 설명하였지만, 기타공구압력각이 작은것을 사용하여도 된다.

이상 설명한 바와 같이 이 발명에 의하면 시동전동기가 오버행타이프이고, 피니온의 이수를 7개로 함으로서, 피니온과 기관의 링기어간의 기어비가 향상되며 이로인하여 전동기부를 소형경량화 할 수 있음과 동시에 전자 스위치의 소형화도 기할 수 있기 때문에 엔진의 고밀도화에 있어서, 소형경량의 레이아우트(layout)성, 착탈성이 우수한 시동전동기로 된다.

Claims

기관의 링기어와 맞물리는 피니온을 갖고있으며 전동기에 의하여 기관을 시동시키는 시동전동기에 있어서, 상기 피니온이 프론트하우징에 대하여 오버행 타이프로하고 이 피니온의 이수를 7개로 한것을 특징으로 하는 시동전동기.