KR920000336B1 - 리덕션 스타아터(reduction starter) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

리덕션 스타아터(reduction starter)

제1도는 본원 발명의 일실시예에 있어서의 리덕션 스타아터의 반종단면도.

제2도는, 제3도, 제4도는 제1도의 구성요소부품의 일부를 각기 꺼내서 나타낸 사시도.

제5도는 본원 발명의 다른 실시예에 있어서의 리덕션 스타아터의 반종단면도.

제6도는 제7도는 제5도의 구성요소부품의 일부를 각각 꺼내서 나타낸 사시도.

본원 발명은 스타아터모우터의 회전축과 피니언과의 사이에 감속기구를 갖는 스타아터에 관한 것이며, 특히 모우터의 회전축과 피니언의 회전축이 동일축심상에 배열된 리덕션 스타아터에 관한 것이다.

자동차 내연기관의 스타아터로서는 스타아터모우터의 축에 유지한 피니언을 필요할 때만 내연기관의 플라휘일의 외주에 부착되어 있는 링기어에 맞물리게 한 것이 종래부터 널리 사용되고 있었다.

그리고, 근래에 이르러, 스타아터모우터의 축과 피니언의 사이에 감속기구를 설치한, 이른바 리덕션 스타아터가 사용되도록 되며, 이것에 의해 뛰어난 시동특성이 얻어지도록 되어 왔다. 그러나, 종래의 리덕션 스타아터는 감속기구로서 평기어감속장치를 사용하고 있었기 때문에, 모우터의 회전축과 피니언축이 동일중심 선상에 없으며, 평행으로 소정거리만큼 떨어진 구성으로 되어 있으며, 이 때문에 구성이 복잡해져서 원가가 상승되고, 더구나 대형화되어 버린다고 하는 결점이 있었다.

그래서, 이 종래의 평기어감속장치를 사용한 리덕션 스타아터의 결점을 없애기 위해, 유성기어장치를 감속기루로서 사용한 리덕션 스타아터, 예를들어 영국 특허 제96467호 명세서 등에 의해 제안되어 있으며, 이 방식에 의하면 모우터축과 피니언이 동축으로 구성할 수 있는데다가 감속기구를 소형으로 할 수 있기 때문에 전체로서 종래의 직결형의 스타아터와 거의 같은 크기와 형상의 리덕션 스타아터를 얻을 수 있다.

그러나, 이 유성기어장치를 사용하여 상기 리덕션 스타아터에 있어서는 그 유성기어장치의 제조, 조립에 높은 정도가 요구되며, 그 때문에, 이 면에서의 원가상승이 현저하며, 전체로서 충분한 원가절감을 할 수 없다고 하는 결점이 있었다. 즉, 유성기어장치와 그 균형상 및 필요한 토오크전달특성상 복수의 유성기어를 필요로 할 경우가 많으며, 이 경우에는 각 유성기어간에서의 정도나 그 부착위치정도에 매우 고도의 것이 요구되며, 그렇지 않으면 기어간에 한쪽만 닿는 현상이 생겨 성능저하, 특히 수명의 저하가 현저해진다고 하는 특성이 있기 때문이다.

본원 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 결점을 제거하고, 저렴한 원가이며 더구나 충분한 성능을 갖는 유성기어장치에 의한 리덕션 스타아터를 제공하는데 있다.

이 목적을 달성하기 위해, 본원 발명은 리덕션 스타아터의 감속기구로서 사용된 유성기어장치의 외측 태양기어를, 그 중심태양기어의 축 및 유성기어의 공적축의 중심선에 대해 직각의 방향으로, 소정범위에 걸쳐서 편위가능하게 유지하고 있다.

다음에 본원 발명에 의한 리덕션 스타아터의 실시예에 대해 도면에 의거하여 설명한다.

제1도 내지 제4도에 있어서, (1)은 스타아터모우터, (2)는 전기자축(3)을 중심으로 고설한 전기자, (4)는 상기 전기자축의 선단에 설치한 전기자피니언, (5)는 내치링(內齒 ring)기어(6)의 내경에 존재하는 환상공간, (7)은 유성기어이며 유성아암(9)에 수직으로 설치된 지지핀(8)에 의해 지지되어 있다. (10)은 피니언 축이며, 상기 전기자축(3)의 동일축선상에 배치되며, 그 외주에 로울러클러치(11)와 피니언(12)이 배설되어 있다. (13)은 리어커버, (14)는 전기자측센터브래키트이며, 각기 베어링(15),(16)은 베어링을 통해서 전기자축(3)을 지지하고 있다. (17)은 기어케이스, (18)은 컵모양의 피니언측센터브래키트이며, 외주를 기어케이스내주에 고설하고, 내경부에 베어링(20)를 통해서 피니언축(10)을 지지하고 있다. (20)은 피니언축(10) 타단을 지지하는 베어링이다. (21)은 고정보울트, (22)는 요우크, (23)은 내치링기어(6) 안쪽기어부, (24)는 환상부, (25)는 요부, (26)은 외경축방향으로 형성된 V자형의 홈, (27)은 센터브래키트(18)의 통상부, (28)은 센터브래키트의 내측에 돌출하는 돌기, (29), (30)은 관통공이다.

모우터(1)의 전기자(2)는 축(3)과 베어링(14),(15)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 그 토오크는 축(3)과 일체로 형성된 전기자피니언(4)에 전달된다.

전기자피니언(4)은 유성기어장치의 중심태양기어를 구성하며, 이것에 대해 내치링기어(6)가 외측태양기어를 구성한다. 그리고 이들 전기자피니언(4)과 내치링기어(6) 사이에 형성되는 환상공간(5)안에 복수개, 예를들면 3개의 유성기어를 등간격으로 배치시키고, 서로 맞물린 상태로 하여 유성기어장치를 구성한다.

3개의 유성기어(7)는 회전가능하게 하기 위해, 예를들어 니들로울러베어링 등을 통해서 지지핀(8)에 유지되며, 이 지지핀(8)은 모두 유성아암(9)에 압입 고정되어 있다.

3개의 지지핀(8)이 등간격으로 압입고정된 유성아암(9)은 피니언축(10)과 일체로 형성되며, 이 축(10)은 베어링(19)과 (20)에 의해 기어커버(17)와 피니언측센터브래키트(18)에 대해 회전 가능하게 지지되며, 이 결과 유성기어(7)는 지지핀(8)을 중심으로 하여 자전하면서 피니언축(10)을 중심으로 하는 공전을 할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 스타아터모우터(1)에 전력이 공급되어, 전기자(2)가 토오크를 발생하여 전기자축(4)이 회전하면, 그것이 전기자피니언(4), 내치링기어(6), 유성기어(7)로 이루어진 유성기어장치를 통해서 피니언축(10)에 소정의 감속비로 전달되어 피니언축(10)은 커다란 토오크로 회전되게 된다.

그리고, 이 피니언축(10)의 회전은 스크류스플라인 및 로울러클러치(11)는 원웨이클러치로서 동작하며, 다시 피니언(12)과 내연기관의 링기어와의 맞물림제어가 전파솔레노이드에 의해 행해지며, 스타아터로서의 기능을 다하게 되지만, 이 부분의 구성과 동작은 주지하는 스타아터와 같으므로 그 설명에 대해서는 생략한다.

고정보울트(21)는 리어커버(13)와 요우크(22)를 기어케이스에 부착하여 고정하고, 모우터를 조립하는 작용을 하고 있다.

제2도는 내치링기어(6)를 꺼내서 나타낸 것이며, 적당한 플라스틱 재료등으로 이루어진 환상부재(24)의 내면에 안쪽기어(23)를 형성하고, 그 한쪽의 단면에는 요부(25)가 소정수 형성되어 있다. 그리고, 그외주면에는 고정보울트(21)를 도피시키기 위한 V자형의 홈(26)이 형성되어 있다.

한편, 제3도에는 피니언측센터브래키트(18)가 표시되며, 이 브래키트(18)는 통상부(27)를 갖는 컵모양을 나타내며, 그 저부 내면에는 이 통상부(27)안에 내치링기어(6)를 삽입했을 때에, 그 요부(25) (제2도)에 적합하도록 하여 복수의 돌기(28)가 형성되어 있다. 또, 이 저면부에는 고정보울트(21)를 도피시키기 위한 구덩(29)이 설치되어 있다.

또한 제4도는 전기자측센터브래키트(14)를 나타내며, 베어링(16)밖에 고정보울트(21)를 도피시키기 위한 구멍(30)이 설치되어 있는 점이 명백하게 되어 있다.

제1도에서 명백한 것처럼 제2도에 나타낸 내치링기어(6)는 제3도에 나타낸 피니언측센터브래키트(18)의 통상부(27)안에 삽입되며, 그 요부(25)와 돌기(28)가 끼워 맞춘 상태로 된다. 그리고, 이 피니언측센터브래키트(18)는 전기자측센터브래키트(14)와 함께 기어케이스(17)에 형성되어 있는 부착부내에 삽입되어, 고정보울터(21)에 의해 리어커버(13), 요우크(22)와 함께 기어케이스(17)에 고정된다.

이 결과, 조립을 끝낸 상태에서는 피니언측센터브래키트(18)와 전기자측센터브래키트(14)로 형성되는 환상공간(5)(제2도) 안에 내치링기어(6)와 각 유성기어(7)가 대충 밀봉상태로 유지되게 된다.

그래서, 지금 제2도, 제3도에 나타낸 것처럼 내치링기어(6)를 구성하는 환상부재(24)의 외경치수를 θ, 그 두께방향의 치수를 L로 하고, 다시 그 요부(25)의 외주간의 치수를 D, 각각의 폭을 W, 길이를 B라고 한다. 한편, 피니언측센터브래키트(18)의 통상부(27)의 내측의 깊이방향의 치수를 ℓ, 내경치수를 i라고 하고, 돌기(28)의 외주간의 치수를 d, 각각의 폭을 W, 길이를 b라고 하고, 이들 사이의 관계를 다음처럼 정한다.

θ〈i

L〈ℓ

D〉d

W〉w

B〉b

예를들면, 일례로서,

θ=61mm i=62mm

L=16.2mm ℓ=16.4mm

D=56.05mm d=55.95mm

W=8.1mm w=7.9mm

B=4.2mm b=3.8mm

라고 한다. 즉 D〉d의 관계에서는 전자의 차를 비교적 작게 하고 그 밖의 관계에서는 양자의 차가 꽤 커지도록 하는 하는 것이다.

이 결과, 제1도의 상태로 조립을 할 때, 내치링기어(6)의 요부(25)의 외주부와, 피니언측센터브래키트(18)의 돌기(28)의 외주부와는 통상의 끼워맞춤정도로 끼워맞추게 되지만, 그 이외의 부분에서는 내치링기어(6)와 피니언측센터브래키트(18)와의 사이에는 상당한 공극을 가지고 조합되며, 특히 이들 기어(6)의 외주부와 브래키트(18)의 내주부와의 사이에는 0.5mm나 되는 공극을 남기고 조립되게 된다.

다음에, 이 실시예의 작용효과에 대해 설명한다.

이미 설명한 것처럼 기어감속기구에 있어서의 기어가 한쪽만 닿는 일이 발생하는 것은 각 부품간에서의 정도 오차에 의한 것이 많지만, 이 실시예처럼 복수개, 예를들어 3개의 유성기어를 사용한 유성기어장치에 의한 감속기구에서는 이들 복수의 유성기어의 부착치수의 부정(不整)도 그 커다란 원인을 차지하고 있다.

그래서 지금 상기 실시예에 있어서, 유성기어(7)의 하나에 부착치수가 큰 부정이 있었다고 하자.

그러나 이 실시예에 있어서는 상술한 바와같이 외측의 태양기어로 되어 있는 내치링기어(6)가 전기자측센터브래키트(14)와 피니언측센터브래키트(18)에 의해 형성되는 환상공간(5)안에 치수적인 여유를 유지하여 유지되며, 이 공간(5)내에서 어떤 범위에 걸쳐서 자유롭게 변위 가능한 상태로 조립되어 있다.

이 결과, 상기 유성기어(7)의 부착치수의 부정에 대해서도 그것이 (D-d)/2=(56.05-55.95)/2=0.05mm 정도의 범위에 있을 때에는 유성기어(7)의 공전에 응동해서 비교적 간단히 내치링기어(6)가 변화하며, 그 한쪽만 닿는 것을 없애도록 작용하기 때문에 3개의 유성기어(7)에 의한 토오크전달에 차가 생기는 일이 없어진다.

또, 유성기어(7)의 부착부정이 상기 0.05mm를 넘고 있었을 때에는 상기 θ〈i의 범위내에서 내치링기어(6)가 탄성변형하며, 기어의 한쪽만 닿는 것을 억제하여, 토오크전달을 균등하게 한다. 그리고 이때의 기어(6)의 탄성변형은 이 기어(6)가 그 외주면에서의 구속이 없으며 자유롭게 변위할 수 있도록 유지되고 있는 것에 의해, 부분적인 변형으로 발생하는 것이 아니고 대충 전체적인 탄성변형으로서 나타나기 때문에, 이 내치링기어(6)의 내부 응력이 지나치게 커질염려는 없으며, 이것에 의한 파괴의 걱정은 없다.

따라서, 이 실시예에 의하면 각 부분의 치수정도 나부착치수정도에 다소의 여유를 주어도 기어가 한쪽만 닿을 염려가 없으며, 저렴한 원가로 충분한 성능의 리덕션 스타아터를 얻을 수 있다.

그리고, 상기 실시예에서는 내치링기어(6)의 회전방향의 움직임을 구속하기 위해, 요부(25)와 돌기(28)를 사용하고 있으며, 이것에 의해 구성, 조립이 용이해져서 더욱 원가절감화를 기대할 수 있는 것으로 되어 있지만, 이것 대신에 핀이나 보울트 등을 사용하도록 해도 좋다.

또, 상기 실시예에서는 전기자측센터브래키트(14)와 피니언측센터브래키트(18)를 사용하여 환상공간(5)을 구성하며, 이 안에 유성기어장치를 설치하도록 하고 있기 때문에 이 부분에 그리이스 등의 윤활제의 봉입등을 함으로써 용이하게 윤활의 문제를 해결할 수 있고, 고성능화가 가능하다.

그런데, 이상의 설명에서는 생략했지만, 상기 실시예에 있어서는 피니언축(10)과 베어링(20)과의 사이의 클리어런스를 적당히 넓혀 주면, 상술한 유성기어(7)의 부착치수의 부정에 있어서, 전기자피니언(4)과의 한쪽만 닿는 것을 없앨 수 있어서 더욱 뛰어난 특성을 얻을 수 있다.

제5도부터 제7도는 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 전기자측센터브래키트(14)는 대충 컵모양으로 형성되며, 상기 실시예와 마찬가지로 외경을 요우크(22)와 기어케이스(17)간에 고정하고, 그 내경통부(31)에는 베어링(16)을 통해서 전기자(3)를 축지하고 있다.

한편, 피니언측센터브래키트(18)는 원판상으로 상기 센터브래키트(14)와 함께 끼워서 고정되지만, 내측면에는 축방향으로 돌출하며, 외주에 치부(32A)를 갖는 환상의 기어(32)가 일체로 설치되어 있다. 내치링기어(6)는 축방향으로 관통하는 치부(6A)를 가지며, 그 일단부는 상술한 치부(32A)에 전주에 걸쳐 맞물리며, 타단부분은 유성기어(7)의 각각과 맞물리고 있다.

구체적으로는 본 실시예에서는 아마츄어측센터브래키트(14)는 철판등에 의해 형성하고, 이것을 베어링(16)을 수납하는 제1통부(31)와 원통링기어(6)를 수납하는 제2통부(33)를 갖는 컵형상으로 프레스성형하고 있다. 또 이 제2통부(33)의 깊이 H와 내경 D는 이 부분에 수납되는 원통링기어(6)의 축방향치수 h와 외통경 d에 대해, 약간의 공극(0.2mm 정도)를 갖도록 설계되어 있다.

또 본예의 원통링기어(6)는 제6도에 나타낸 바와 같으며, 이것은 내주에 안쪽기어(6A)를 형성한 환상통(6B)으로서 형성된다. 이 원통링기어(6)는 스티일이나 알루미늄 등의 금속에 의해, 또는 수지등에 의해 냉간성형이나 수지성형에 의해 형성할 수 있다. 후술하는 바와같이 반드시 스티일제가 아니더라도 수지제로 해도 좋은 것이다. 그리고 본 예와 같이 원통링기어(6)는 대칭형으로 형성할 수 있고, 따라서 제작이 용이하고, 위치검출이 불필요하므로 자동조립으로 할 수도 있다.

피니언측센터브래키트(18)는 제7도에 나타낸 것처럼, 일측면에 돌출한 치부(32A)를 갖는 모양으로 냉간성형 또는 정밀주조된다. 치부(32A)는 상기 원통링기어(6)의 치부(6A)에 가장 적합한 공극(0.1모듈 정도의 백러시)를 통해서 삽통되도록 동일치수로 설계되어 있는 동시에, 기어(28)의 안쪽에 제5도에서 설명한 유성아암(9)을 수납할 수 있도록 되어 있다. 중심부에는 상기 베어링(20)이 압입 고정되어 있다. 구멍(34)은 고정보울트(21)를 삽통하고 이 피니언측센터브래키트가 공전하지 않도록 고정시키기 위한 것이다.

상기와 같이 피니언측센터브래키트(18)와 원통링기어(6)와는 별체로 하고, 더구나 양자는 고정적으로 부착하는 것이 아니며, 브래키트(18)의 치부(32A)에 원통링기어(6)의 안쪽기어(25)를 끼워맞추어서 부착하는 구성으로 한다. 이 결과, 원통링기어(6)는 어느 정도의 탄성변형이 가능해져서 균일하게 그 변형이 이루어진다.

지금, 유성기어(7)의 하나에 부착치수의 큰 부정이 있었을 경우, 상술한 바와같이 내치링기어(6)가 각 센터브래키트(14), (18)가 만드는 환상공간(5)에, 피니언센터브래키트(18)의 치부(32A)와 내치링기어(6)의 치부(6A)가 삽통된 상태로 비교적 자유로운 상태로 조립되어 있기 때문에, 내치링기어(6)가 유성기어(7)의 공전에 응동해서 간단히 편심하여 유성기어(7)의 동력이 등배된다.

더 커다란 부착부정이 있을 경우는 내치링기어(6)의 편심의 효과만으로는 동력이 등배되지 않게 되지만, 이 경우는 내치링기어(6)의 탄성변형에 의존하게 된다.

이 경우, 내치링기어(6)의 환상통(6B)이 균일한 단면형상을 하고 있기 때문에 그 탄성변형이 균일화게 분포하게 되어, 내치링기어(6)에 생기는 내부응력도 전체에 분포하며, 작은 것으로 된다. 따라서 내치링기어(6)에 극부적으로 응력이 가해지거나, 과대한 힘이 걸리는 일이 없으며, 따라서 이것을 스티일과 같은 강도가 큰 재료 뿐만 아니라, 수지 등에 의해 형성하는 것도 가능해진다. 또 이것에 의해 기어가 한쪽만 닿는 것을 효과적으로 흡수할 수 있고 또한 복수개의 유성기어(7)가 정도좋게 전달동력을 등배하게 된다.

Claims (8)

1. 스타아터 모우터의 전기자축의 일단에 붙박이된 태양기어와 감속기구의 출력축을 동일축선상에 배설하는 리덕션 스타아터에 있어서 상기 감속기구는 상기 태양기어의 축을 입력축으로 하고, 유성기어의 공전축을 출력축으로 하는 유성장치로 이루어지며, 이 유성기어장치의 외측태양기어는 상기 입력축 및 출력축의 중심선과 직각인 방향에 대해 소정의 범위에 걸쳐서 편위 가능한 상태로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 리덕션 스타아터.
2. 외측태양기어는 이 태양기어의 측면에 형성한 복수의 요부와, 감속기구의 출력축을 유지하는 피니언측 센터브래키트에 형성되는 돌기와의 끼워맞춤에 의해 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 1기재의 리덕션 스타아터.
3. 피니언측센터브래키트는 내경을 외측태양기어외경과 대충 같게 한 컵모양으로 형성하여 외측태양기어를 끼워 넣고 있는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 2기재의 리덕션 스타아터.
4. 외측 태양기어는 축방향으로 관통하는 치부를 가지며, 피니언측 센터브래키트의 일측면에 돌출해서 형성된 환상의 기어에 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 1기재의 리덕션 스타아터.
5. 외측태양기어는 축방향으로 관통하는 치부를 가지며, 피니언측센터브래키트의 일측면에 돌출해서 형성된 환상의 기어에 맞물리며, 또한 외주부가 컵모양으로 형성되는 아마츄어측센터브래키트에 의해 유지되고 있는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 1기재의 리덕션스타아터.
6. 외측태양기어는 금속제임을 특징으로 하는 특허청구의 범위 4기재의 리덕션 스타아터.
7. 외측태양기어는 환상부재의 내면에 밑바닥 부착 안쪽기어를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 2기재의 리덕션 스타아터.
8. 외측태양기어는 플라스틱재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 7기재의 리덕션 스타아터.

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