KR950013546B1 - 내연기관 스타터용 자유륜 구동장치 - Google Patents

내연기관 스타터용 자유륜 구동장치 Download PDF

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KR950013546B1 KR1019870011445A KR870011445A KR950013546B1 KR 950013546 B1 KR950013546 B1 KR 950013546B1 KR 1019870011445 A KR1019870011445 A KR 1019870011445A KR 870011445 A KR870011445 A KR 870011445A KR 950013546 B1 KR950013546 B1 KR 950013546B1
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안드레게.베르너
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이이에이 이스턴 엔지니어링 어소시에이츠 아게
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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관 스타터용 자유륜 구동장치
제 1 도는 자유륜 구동장치의 축방향 관통 단면도
제 2 도는 제 1 도의 선 II-II를 따라 취한 단면도.
제 3 도는 제 2 도의 일부를 확대하여 도시한 상세도.
제 4 도는 구동 피니언, 플랜지 및 내측 링 부재로 구성된 부분의 사시도.
제 5 도는 원형의 스프링 안내구의 평면도.
제 6 도는 스프링 안내구의 저면도.
제 7 도는 스프링 안내구의 사시도.
제 8 도는 회전체의 스프링을 갖춘 안내구를 확대하여 도시한 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 외측 링 부재 2,6 : 플랜지
3 : 케이싱 5 : 내측 링 부재
7 : 회전 피니언 9 : 구름체(룰러)
10 : 스프링 10a,10b : 림(limb)
11 : 캠 트랙(cam track) 12 : 스프링 수납부
13 : 스프링 안내구 15 : 벽
16 : 개구부 18 : (스프링 안내구의)내주 연부
본 발명은 서로 동축 배치된 제 1 및 제 2링 부재와, 제 1링 부재의 주면(周面)과 중심축에 대해 편심인 원호로서 형성되는 캠 트랙(cam track)를 구비한 제 2링 부재의 주면 사이에 위치하는 구름체(roller boby)들을 갖고 있는 내연기관 스타터용 자유륜 구동장치에 관한 것이다. 각각의 상기 구름체들은 연관된 스프링에 의해 클램핑 위치로 편향되는데, 그 클램핑 위치에서 링 부재들은 오로지 한 회전방향으로만 상대 이동할 수 있다. 그 자유륜 구동장치는 또한 링 부재들중 하나에 연결된 구동 피니언과, 다른 리 부재에 연결되어 구동 샤프트를 수납하는 슬리부를 구비하고 있다.
이와같은 종류의 공지된 자유륜 구동장치는 특히 기계식으로 추진되는 차량을 시동하기 위한 스타터의 부품으로써 오래전부터 사용되어 왔다. 그들 스타터에 있어서, 스타터 구동 축을 에워싸는 슬리브가 클러치 릴레이(clutch relay)에 의해 축방향으로 이동되며, 따라서 자유륜 구동장치의 상기 슬리브 반대측의 단부에 배치된 구동 피니언은 내연기관은 스타터 링 기어와 맞물리게 된다. 내연긴기관이 작동하는 즉시, 아직 이빨이 맞물려 있는 구동 피니언은 내연기관의 링 기어와 구동 피니언 사이의 맞물림이 풀릴때까지 스타터축에 대해 전방으로 이동될 수 있어야 하는데, 이 때문에 스타터축과 엔진의 링 기어 사이의 연결부는 자유륜으로 설계되어 있다.
이상과 같은 목적을 위해 사용되는 자유륜들은 항상 하나의 링부재의 주면과 중심축으로부터 편심으로 연장하는 캠 트랙을 구비하는 또다른 하나의 링 부재의 주면과의 사이에 구름체들을 구비하며, 그 구름체들은 상기 링 부재중 하나에 대하여 일회전 방향에 있어서 클램프로서 작용하여, 그 후에 발생하는 자유륜의 작용 때문에 링 부재의 상대적 회전이 가능해진다. 실제 회전방향은 스타터의 설계에 따라 우측 혹은 좌측일 수있다.
위와같은 종류의 자유륜에서, 구름체들은 각 스프링들에 의해 클램핑 위치로 편향되는 롤러로 구성된다. 상기 스프링들은 고정되어야만 하며, 다수의 스프링과 롤러는 가장 실용적인 방법으로 설치되어야 하며, 그 때문에 스프링용 지지요소를 갖춘 환형 지지구가 매우 다양하게 설계되어 왔다.
상호 동심인 2개의 링 부재중에서, 각기 중심축에 의해 편심인 원호로서 형성된 캠 트랙들을 주면에 구비한 하나의 링 부재는 이전에는 밀링에 의해 제조되었으며, 외측 링 부재는 그 내주면이 항상 밀링 가공되었으나, 이제는 프레스나 혹은 몇 가지 다른 합리적 방법으로 이들 부재를 제조하는 시기가 도래했다. 전술한 형태의 자유륜에 있어서, 상기 외측 링 부재는 스타터축을 수용하는 역할을 하는 플랜지에 의해 일체가 되도록 연결된다. 이와같은 일체로 형성된 부품은 내측 링 부재를 수납하는 하우징을 형성한다. 각기 축에 대해 편심인 원호로서 캠 트랙들을 내주면에 구비하는 이 하우징은 또한 전술한 방법과 같은 방법으로 제조된다. 일체로 합체된 구동 피니언을 갖는 내측 링 부재로 마찬가지로 냉간 프레스에 의해 제조된다. 물론, 이러한 구조의 변형으로서, 구동 피니언이 플랜지를 개재하여 외측 링 부재와 연결될수 있으며, 내측 링 부재는 플랜지에 의해 스타터측을 수납하는 기능을 하는 슬리브와 연결될 수도 있다.
전술한 종류의 공지된 자유륜 구동장치는 과도한 응력을 받거나, 혹은 주위 온도가 매우 낮으면 때때로 파괴된다. 그때 상기 구름체들은 더 이상 내측 링 부재의 원주면상에서 클램핑 작용을 하지 않으며 따라서 구동장치는 무용지물이 된다. 이러한 단점 때문에 예외적인 경우 엔진 시동용 시동 핸들이 구비되어 있지 않으면, 이러한 형태의 구동장치가 장착된 동력 구동식 차량을 밀거나 혹은 견인해야 한다. 발생되는 마모는 또다른 단점으로서 전체 기능의 고장을 초래한다. 공지된 자유륜 구동장치의 단점은, 보다 작은 직경의 내측 링 부재에 캠 트랙들을 가공한다고 하는 보다 비용이 덜드는 가공 가능성을 고려한다면, 캠 트랙의 윤곽이 중심축에 대해 편심으로 내주면에 형성된 외측 링 부재는 제조 비용이 양산측면(tooling aspect)에서 비싸다는 것이다. 마지막으로, 공지된 자유륜 구동장치에는 구름체와 스프링을 수납하는 환형 공간의 윤활유 밀봉을 위해 특별한 추가의 구성요소가 또한 설치된다.
따라서, 전술된 단점들을 회피함에 있어서 본 발명에 깔려 있는 문제는 작동적인 고장이 배제되도록 자유륜 구동장치를 개량하는 것이다. 다른 목적은 생산 비용 절감의 관점에서 제조를 단순화하는 것이다.
본 발명에 따른 자유륜 구동장치는 이 문제를 해결한다.
수개월의 기간에 걸쳐 수행된 일련의 시험들은 심지어 과도한 부하가 걸린 경우 및 주위 온도가 낮은 경우에도 기능적으로 효과적으로 유지되며, 따라서, 고장에 의해 야기되는 마모문제가 없음을 보여줬다. 각기 중심축에 대하여 편심인 원호로서 형성된 캠 트랙들을 갖춘 원주면을 바람직한 프레스 기술을 이용하여 소직경의 내측 링 부재상의 형성되는 것이 제조 공정으로서 뿐아니라 공구가격과 관련해서도 더욱 경제적이고 보다 간단하다.
바람직한 실시예에 있어서, 내측 링 부재는 플랜지에 의해 구동 피니언에 일체적으로 합체되는데, 그 플랜지는 동축인 링 부재들 사이의 환형 공간을 폐쇄하고, 또 외측 링 부재내에서 내측 링 부재의 중심을 잡도록 하는 역할을 한다. 이는, 플랜지의 외측 링 부재에 대한중심맞춤기능 때문에, 구름체들상에 힘이 최적으로 분포되게 하며, 구름체와 스프링들을 에워싸는 환형공간을 별도의 부품으로 폐쇄할 필요가 없다는 장점이 있다.
공지된 자유륜 구동장치와 본 발명에 따른 구동장치간의 중요한 차이점은 외측 링 부재와 내측 링 부재간의 기능의 교체에 있는바, 본 발명의 자유륜 구동장치에 있어서 내측링 부재는 이제 그 외주면에 중심축에 대하여 편심인 원호로서 형성된 캠 트랙들을 구비하는 반면에, 공지된 자유륜 구동장치는 외측 링 부재상에 캠 트랙들을 구비한다. 내외측 링 부재의 기능을 그런 만큼 교체한다고 하는 본 발명의 사상은, 공지된 자유륜 구동장치의 특히, 과부하 및 낮은 주위 온도의 조건에서의 낮은 신뢰성이 발생하는 힘들의 작용에 기인한다고 하는 것을 발견한데서 비롯된 것으로, 그 종래 기술의 낮은 신뢰성의 원인은, 구름체들이 외측 링 부재의 윤곽이 형성된 내주면에 대해 클램핑 작용에 의해 완전하게 로크되고(locked) 시동 모터에 의해서 시동되며, 구름체의 직경에 상응하는 모멘트 팔길이 때문에 그곳에 발생하는 토크가 내측 링 부재의 매끈한 외주면상의 힘의 작용을 보강함으로써 슬립핑(slipping)이 일어날 가능성이 있기 때문이다. 본 발명에 따른 자유륜 구동장치에 있어서, 외측 링 부재는 공지의 것과 유사하게 구동되지만 매끈한 내주면을 구비하며, 그 내주면에 대하여 상기 슬립핑이 일어나겠지만, 모멘트 팔 길이에 의한 토크로부터 초래되는 힘 보강, 즉 과부하 현상이 일어나지 않으며, 구름체들은 내측 링 부재의 윤곽이 형성된 외주면에 대하여 견고하게 클램프된다.
본 발명의 또 다른 장점 및 세부 사항에 대해서는 후술하는 설명 및 단지 예로서 예시된 본 발명의 실시예의 도면을 통해서 이해할 수 있을 것이다.
제 1도의 자유륜구동장치는 플랜지(2)에 의해 슬리브(3)와 일체적으로 합체되어 있는 외측 링 부재(1)를 구비하며, 그 슬리브는 내부에 헬리컬 기어(4)를 구비하는데, 따라서, 그 슬리브는 대응하는 기어를 구비한 시동 모터 축(예시되지 않음)상에서 축방향 이동을 실행할 수 있다. 외측 링 부재(1), 플랜지(2) 및 슬리브(3)는 일체적으로 제작되어, 그 외측 링 부재(1)와 동축으로 배열되어 내측 링 부재를 수납하는 하우징을 구성한다. 이 구동 피니언(7)은 시동시 전체 자유륜 구동장치가 축방향으로 변위되면, 내연기관의 링기어(도시되지 않음)상에서 맞물리게 된다. 내측 링 부재(5), 플랜지(6) 및 구동 피니어(7)를 일체적으로 제작된다. 플랜지(6)는 외측 링 부재(1)안에서 중심을 맞추는 기능을 함과 동시에 외측 링 부재(1)와 내측 링 부재(5) 사이의 환형 공간(8)을 외부에서 밀폐한다. 이 환형 공간(8)내에는 롤러로서 설계된 복수의 구름체들 및 그것과 같은 갯수의 스프링(10)이 그 환상 공간 둘레에 등각으로 분포 배치되어 있으며, 상기 스프링들은, 외측 링 부재(1)가 제 2도에 따라 화살표 A방향으로 구동될 때, 구름체(9)를 클램핑 작용이 발휘되어 내측링 부재(5)를 견인하는 위치로 편향시킨다. 이와 같은 목적으로, 내측 링 부재(5)는 각기 중심축에 대해 편심인 원호로 형성되는 복수의 캠 트랙(11)을 외주면상이 구비하며, 회전 구동 방향A로 외측 링 부재가 회전하면, 각각의 트랙상에서 각각의 구름체가 굴러서 클램핑 접촉을 한다.
2개의 상호 동축인 링 부재(1,5)의 상대적인 회전은 일방향으로만 가능한데, 즉, 내측 링 부재(5)는 같은 구동 방향 A 에서 외측 링 부재(1)를 따라 잡을 수 있다. 이는, 내연 기관이 시동된 경우에 발생한다. 그 순간에, 비록 이동 범위는 작지만, 클램핑 접촉이 소실되고 구름체들(9)이 캠 트랙상에서 후방으로 구른다. 내측 링 부재(5)가 견고하게 유지되고 외측 링 부재(1)가 화살표 A방향과 반대 방향으로 회전되는 경우, 같은 자유륜 효과가 역조건으로서 작용하게 된다. 따라서, 자유륜 구동 장치의 부품들의 기능 또한 서로 바뀌게 되며, 따라서 구동 피니언은 외측 링 부재와 연결되고 슬리브는 내측링 부재와 연결될 수 있다.
중심축에 대하여 편심인 원호로서 형성된 캠 트랙(11)의 갯수는 구름체(9)들의 갯수 및 스프링의 갯수에 상응하며, 이 갯수는 자연히 자유륜 구동 장치의 치수 또는 직경에 종속한다. 동일 직경의 자유륜 구동장치에 있어서, 구름체들이 많을 수록 자유륜의 효과는 보다 양호해진다. 수용될 구름체들의 갯수는 스프링이 필요로 하는 공간 범위에 종속한다. 공지된 자유륜 구동 장치에서 사용되는 나선형 압축 스프링은 비교적 넓은 공간을 필요로 하며, 이들 스프링의 원형 혹은 환형 공간에 배열하기 위하여 매우 다양한 고정장치가 개발되어 왔는데, 그들 장치는 롤러 베어링의 케이지(cage)와 유사하며, 스프링의 가동성을 보장하고 그 스프링들을 견고하게 유리하여 구름체에 대하여 그들 스프링의 중심을 지탱한다.
본 발명에 따른 자유륜 구동 장치에 있어서, U자형으로 굴곡된 스트랩 스프링(strap spring : 10)이 사용되는데, 이 스프링은 둘레 방향으로 적은 공간을 필요로 하기 때문에, 나선형 압축 스프링을 구비한 같은 직경의 공지된 자유륜 구동 장치 보다는 많은 구름체 및 관련 스프링을 환형 공간내에 내장할 수 있다.
제 3도 및 제 8도에 확대하여 도시한 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, U자형으로 굴곡된 각각의 스트랩 스프링(10)은 구름체(9)에 맞닿는 림(10a) 및, 얇은 링으로서 구성된 스프링 안내구(13)와 일체로 형성되어 그로부터 축방향으로 돌출하는 스프링 수납부(12)내에 견고하게 유지주는 림(10b)을 구비한다. 구름체들(9)의 갯수에 상응하는 갯수로 존재하는 스프링 수납부(12) 각각은 환형인 스프링 안내구(13)의 평탄면으로부터 돌출하여 장방형 중공 공간(14)을 에워싸는 벽(15)으로 구성된다. 단부가 후방으로 굴곡된 스트랩 스프링(10)의 림(10b)은 스프링 수납부(12)의 대향벽(15) 사이에 견고하게 클램프되어 유지되는 굴곡된 단부(10c)를 구비한다. 스프링 수납부(12)의 벽들(15) 사이의 중공 공간(14)은 링으로 설계된 스프링 안내구(13)에서의 같은 치수의 장방향 개구부(16)와 인접하며, 스트랩 스프링(10)의 굴곡된 단부(10c)는 이 개구부(16)만큼 멀리 연장하여 스프링 안내구(13)의 하부에서 볼 수 있다.
그 스프링 안내구의 내주 연부(18)는 중심축에 대해 편심으로 연장하는 캠 트랙들(11)을 구비한 내측 링부재(5)의 외주면에 대응하도록 설계되는데, 즉, 내주 연부(18)에는 캠 트랙(11)에 대응하는 돌출부들(19)이 마련되는바, 때문에 환형의 스프링 안내구(13)는 내측 링 부재(5)에 대한 회전에 대향하여 고정된다. 스프링 수납부(12)에 대향 배치된 편평한 축부(20)를 구비하고 제 6도에서 볼수 있는 연부(18)는 구동 피니언(7)과 내측 링 부재(5) 사이에 존재하는 플랜지(6)에 대한 배치된다.
스프링(10)은 구름체에 맞닿는 림(10a)에 의해서 뿐아니라 스프링 수납부(12)의 중공 공간(14)내에서의 여유 때문에, 추가적으로 림(10b)을 매개로 하여 작용할 수 있으며, 스프링력은 스프링 수납부(12)의 벽(15)의 내측 연부까지 이동될수 있는데, 이는 구름체의 직경 및 스프링 압력에 종속한다.
스프링 수납부(12)를 구비한 스프링 안내구(13)는 하나의 몸체로 된 플라스틱 부품이다. 스프링 수납부에 삽입된 스프링(10)의 작용에 의하여, 구름체들(9)은 캠 트랙(11)이 융기하기 시작하는 영역에서 내측 링 부재(5)에 대향하여 편향됨과 동시에 외측 링 부재의 원형 내주면에 대향하여 편항되며, 따라서 외측 링 부재(1)가 회전하면 즉시 클램핑 접촉이 일어난다. 여기에서, 내측 링 부재(5)에는 보다 큰 부하가 걸린다 .

Claims (6)

  1. 상호 동축으로 배치된 한쌍의 내외측 링 부재로서, 외극 링 부재는 내측 링 부재의 외주면과 마주하여 위치한 원형의 내주면을 구비하는 한쌍의 내외측 링 부재와 : 상기 외측 링 부재의 원형인 내주면과 내축링 부재의 외주면 사이에 위치되는 복수의 구름체와 : 상기 내측 링 부재와 외측 링 사이에 배치되어 상기 구름체들 각각을 상기 링 부재들이 일방향으로만 상대적으로 회전될 수 있도록 하는 클램핑 위치로 편향시키는 스프링부재와 : 상기 내외측 링 부재중 하나의 링 부재와 연결되어 있는 구동 피니언 및 : 구동축을 수납하도록 상기 외측 링 부재에 연결되어 있는 슬리브를 구비하는 내연기관 스타터용 자유륜 구동장치에 있어서, 내측 링 부재(5)의 외주면에 각기 구동축의 중심으로부터 편심된 원호들에 의해 형성된 복수의 캠 트랙(11)이 마련되어 있고, 구동 피니언(7)과 일체적으로 연결되는 상기 내측 링 부재는 또한 그것과 일체적으로 형성된 플랜지(6)를 구비하고, 그 플랜지(6)는 상호 동축인 내외측 링 부재 사이의 환형공간(8)을 폐쇄함과 동시에 외측 링 부재에 대하여 내측 링 부재의 중심을 맞추도록 반경 방향으로 외측 링 부재의 내주면까지 연장하며, 치수가 내측 링 부재(5)의 외주면에 대응하는 내주 연주(18)를 가지고 있고, 또, 내측 링 부재(5)에 대하여 회전할 수 없도록 고정된 스프링 안내구(13)를 또한 구비하며, 상기 스프링 안내구(13)는 상기 내측 링 부재(5)상에 일체적으로 형성된 플랜지(6)와 맞닿는 평탄면(20)을 구비하며, 상기 스프링 안내구에는 그 안내구의 상기 평탄면(20)의 반대측면으로부터 축방향으로 연장하는 복수의 스프링 수납부(12)가 구비되어 있는 것을 특징으로 내연 기관 스타터용 자유륜 구동 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 구동축의 중심에 대해 편심으로 배치된 캠 트랙(11)을 구비하는 내측 링 부재(5)가 플랜지(6) 및 구동 피니언(7)과 일체로 제조되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 스타터용 자유륜 구동 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 외측 링 부재(1)는 플랜지(2)를 매개로 구동 샤프트를 수납하는 슬리브(3)와 일체로 연결되어 있고, 외측 링 부재(1)는 구름체(9)와 내측 링 부재(5)를 에워싸는 원형의 내주면을 갖는 하우징을 형성하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 스타터용 자유륜 구동 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 구름체(9)를 편향시키는 상기 스프링은 2개의 림(10a,10b)을 구비하고, 그 림들중 하나의 림(10a)은 각각의 구름체(9)를 가압하고 다른 림(10b)은 스프링 수납부(12)에 고정되는 U자형으로 굴곡된 스트랩 스프링이며, 상기 스프링 안내구(13)는 내측 링 부재상의 플랜지(6)와 맞닿는 평탄면을 구비함과 아울러, 상기 평탄면 반대측의 면으로부터 축방향으로 연장하며 상기 구름체들의 갯수와 같은 스프링 수납부들(12)를 포함하며, 상기 스프링 수납부들은 스프링 안내구의 둘래에 같은 각도로서 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관스타터용 자유륜 구동 장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 편평한 링으로 형성된 상기 스프링 안내구(13)의 내주 연부(18)는 축에 대해 편심으로 형성된 캠 트랙(11)을 구비하는 내측 링 부재(5)의 외주면과 일치하도록 형성되어 내측 링 부재(5)에 대해 회전 고정되며, 구동 피니언(7)과 반대측에서 내측 링 부재(5)에서 플랜지(6)에 배치된 상기 스프링 안내구(13)에 스프링 수납부(12)가 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 스타터용 자유륜 구동 장치.
  6. 제 4항에 있어서,편평한 링 형상의 스프링 안내구(13)에 있는 스프링 수납부(12)는, 축방향으로 연장하여 사이에 장방형 중공 공간(14)을 형성하는 한쌍의 측방으로 이격하여 마주하는 상기 중공 공간에 스프링의 하나의 단부(10c)가 삽입되며, 상기 단부(10c)는 상기 스프링 수납부의 상기 마주하는 벽 사이에 고정 유지되는 후방으로 굴곡된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 스타터용 자유륜 구동 장치.
KR1019870011445A 1986-10-15 1987-10-15 내연기관 스타터용 자유륜 구동장치 KR950013546B1 (ko)

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