KR101267370B1

KR101267370B1 - 스타터용 스위칭 장치

Info

Publication number: KR101267370B1
Application number: KR1020110010579A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 무라타; 다카히사 이나가키
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2013-05-24
Also published as: EP2354533A3; JP5471532B2; KR20110090837A; EP2354533A2; US8492916B2; CN102148111A; JP2011163122A; CN102148111B; US20110187127A1; EP2354533B1

Abstract

본 발명은 엔진이 시동될 때 모터의 시동 전류를 억제하기 위한 레지스터(4), 모터의 기동 이후 모터를 통전하기 위하여 레지스터를 바이패스하기 위한 전자기 릴레이(5), 링 기어 측으로 스타터의 피니언을 푸싱하기 위한 기능, 모터 회로의 메인 접점을 개폐하기 위한 전자기 스위치(6)를 포함하는 스타터용 스위칭 장치(1)를 제안한다. 상기 레지스터(4), 전자기 릴레이(5) 및 전자기 스위치(6)는 금속의 바닥 구비 프레임(8)과 접점 커버(9)로 형성된 하우징 내부에 일체로 수용되고, 접점 커버(9)에 고정된 두 개의 외부 연결 단자(11, 12)를 통해 모터 회로에 연결된다. 상기 스타터용 스위칭 장치는 케이블의 수를 감소시킴으로써 차량 측으로의 연결성을 용이하게 하고, 탑재성을 향상시킬 수 있다.

Description

스타터용 스위칭 장치{SWITCHING APPARATUS FOR STARTER}

본 발명은 스타터용 스위칭 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진이 시동 될 때 모터의 기동 전류를 억제하기 위한 레지스터를 포함하며, 엔진이 시동 된 후 레지스터를 바이패스(bypass)하여 모터를 통전시키기(engergize) 위한 기능을 포함하는 스타터용 스위칭 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진을 시동하기 위한 스타터는 엔진의 링 기어 측으로 피니언을 푸싱(pushing)하기 위한 기능을 포함하고, 모터 회로(즉, 배터리로부터 모터로의 전류를 공급하기 위한 회로)의 메인 접점을 개폐하기 위한 전자기 스위치를 포함한다.

상기 모터가 기동(起動) 될 때, 즉 상기 전자기 스위치가 메인 접점을 폐쇄할 때, 돌입 전류(inrush current)라고 불리는 대전류가 모터로부터 배터리로 흐르게 된다. 그러므로 상기 배터리의 단자 전압이 크게 저하되는(drop) 소위 "순시정전(instantaneous interruption)" 현상이 발생할 수 있고, 이는 계기 장치(indicator) 및 오디오 시스템과 같은 전기 장치의 순간적인 작동 정지를 야기한다.

공동으로 양도된 일본특허출원 제2009-224315호는 모터가 기동 될 때 발생할 수 있는 돌입 전류와 같은 전류를 억제하기 위한 기술을 제안하고 있다.

상기한 특허출원의 발명에 따르면, 상기 전자기 스위치와는 별개로, 상기 모터 회로를 개폐하기 위한 전자기 릴레이(electromagnetic relay)가 제공된다. 상기 전자기 릴레이는 모터 회로에 연결되는 레지스터(resistor) 및 상기 레지스터와 병렬로 배치된 릴레이 접점을 포함한다. 상기 릴레이 접점의 개폐는 상기 레지스터를 경유해서 모터에 이르는 하나의 통전 경로 및 상기 레지스터를 바이패스하여 모터에 이르는 다른 하나의 통전 경로 간을 스위칭하도록 할 수 있다.

이러한 구성으로, 상기 모터가 기동 될 때, 상기 전자기 릴레이는 오프-상태(off-state), 즉 상기 릴레이 접점은 개방된다. 그런 다음, 상기 모터는 저 회전 속도로 회전한다(상기 릴레이 접점이 개방될 때). 이후, 상기 전자기 릴레이가 턴온(turn-on), 즉 상기 릴레이 접점은 폐쇄된다. 그런 다음, 상기 레지스터의 양단은 단락되기 때문에, 상기 배터리의 전전압(full voltage)은 상기 모터로 공급된다. 따라서, 상기 모터는 고 회전 속도로 회전한다.

그러나 상기한 특허출원의 발명에 따르면, 상기 전자기 스위치와 전자기 릴레이는 개별 구성요소들이기 때문에, 상기 전자기 스위치용 설치 공간과는 별도로, 상기 전자기 릴레이용 설치 공간을 보유할 필요가 있다. 또한, 상기 전자기 스위치에 대한 배선 수의 증가는 차량으로의 설치에 대한 문제를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 전자기 릴레이는 상기 배터리와 전자기 스위치 사이에 삽입되기 때문에, 상기 배터리로부터 모터로의 전력을 공급하기 위한 케이블의 수는 증가할 수 있다. 다시 말해서, 상기 배터리와 상기 전자기 릴레이를 연결하기 위한 제1 케이블 및 상기 전자기 릴레이와 상기 전자기 스위치를 연결하기 위한 제2 케이블이 필요로 되기 때문에, 상기 케이블의 증가 수가 증가할수록 작업 공정 수는 증가하고, 이는 제작 비용이 크게 발생하는 요인으로 되는 문제점이 있다.

전술한 문제를 고려하여, 본 발명의 예시적 실시 예들은 링 기어 측으로 스타터의 피니언을 푸싱하기 위한 기능, 메인 접점을 개폐하기 위한 기능, 엔진의 시동시에 기동 전류를 억제하기 위한 레지스터, 모터의 기동 이후에 레지스터를 바이패스하여 모터를 통전시키기(모터에 전류를 공급하기) 위한 기능을 단일의 하우징에 수용함으로써, 차량 측으로의 연결을 용이하게 하고, 차량으로의 탑재성을 향상시킬 수 있는 스타터용 스위칭 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 관점에 따르면, 스타터의 피니언을 엔진의 링 기어 측으로 푸싱(pushing)하기 위한 피니언 푸싱 수단; 배터리로부터 모터로 전력을 공급하기 위한 모터 회로에 대한 메인 접점을 개폐하기 위한 메인접점 스위칭 수단; 상기 모터가 기동 될 때 상기 배터리로부터 모터로 흐르는 기동 전류를 억제하고, 상기 모터 회로에 연결되는 레지스터; 및 상기 레지스터를 통하여 상기 배터리로부터 상기 모터에 이르는 고저항 통전 경로(high-resistance energizing path)와 상기 레지스터를 바이패스하여 상기 모터를 통전시키는 저저항 통전 경로 간을 스위칭하기 위한 통전경로 스위칭 수단을 포함하고, 상기 피니언 푸싱 수단, 상기 메인접점 스위칭 수단, 상기 레지스터 및 상기 통전경로 스위칭 수단은 단일 하우징을 공유하고, 상기 하우징 내측에 일체로 수용되는 스타터용 스위칭 장치를 제공한다.

상기 통전경로 스위칭 수단은 레지스터를 통해 모터를 통전시키기 위한 고저항 통전 경로와 상기 레지스터를 바이패스하여 모터를 통전시키기 위한 저저항 통전 경로 간을 스위칭할 수 있다. 상기 모터가 기동 될 때, 상기 모터는 고저항 통전 경로를 통해 통전되고, 그런 다음 상기 레지스터에 의해 억제된 전류는 모터로 공급된다. 다시 말해서, 모터가 저 회전속도로 회전하도록 돌입 전류(inrush current)는 억제된다. 상기 통전 경로가 고저항 통전 경로에서 저저항 통전 경로로 스위칭 되면, 상기 배터리의 전전압은 모터로 공급된다. 이후 상기 모터는 모터가 기동 될 때보다 고속 회전속도로 회전한다. 따라서, 상기 모터의 회전속도는 증가한다.

상기 스타터용 스위칭 장치에서, 상기 통전경로 스위칭 수단 및 레지스터는 피니언 푸싱 수단 및 메인접점 스위칭 수단과 함께 하우징 내측에 일체로 수용된다. 이는 전체 장치를 콤팩트(compact)하게 할 수 있고, 차량으로의 탑재성을 현저히 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 장치를 축방향 후방에서 바라본 평면도.
도 3은 도 1의 장치의 회로도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치를 나타내는 단면도.
도 5는 도 4의 장치의 회로도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치를 나타내는 회로도.
도 8은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치를 나타내는 회로도.
도 9는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치를 나타내는 회로도.

이하 첨부 도면들을 참조하여 본 발명들을 상세히 설명한다. 설명 전반에 걸쳐 동일 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여한다.

(제1 실시 예)

도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치(1)는 스타터 모터(이하, 모터(2)로서 칭함)가 기동 될 때, 배터리(3)로부터 모터(2)로 공급되는 기동 전류를 억제(suppress)하도록 적용되는 레지스터(resistor)(4); 상기 레지스터(4)를 경유하는 통전 경로(energizing path)(고저항 통전 경로)와 상기 레지스터(4)를 바이패스(bypass)하는 통전 경로(저저항 통전 경로) 간을 스위칭하도록 적용되는 전자기 릴레이(5); 및 엔진의 링 기어 측으로 스타터의 피니언(미도시)을 푸싱하고, 상기 모터(2)의 통전 전류를 턴온/턴오프(turn on/off)하도록 적용되는 전자기 스위치(6)를 포함한다.

상기 스위칭 장치(1)는 단일 하우징을 포함하고, 그 단일 하우징 내에는 상기 레지스터(4), 상기 전자기 릴레이(5) 및 상기 전자기 스위치(6)가 일체로 수용되고, 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 스위칭 장치(1)는 상기 모터(2)의 반경 방향 외측에 인접하여 스타터 하우징(7)에 고정된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 상기 스타터용 스위칭 장치(1)의 바람직한 구성을 설명한다.

A) 상기 스위칭 장치(1)의 하우징은 축방향의 일단에서(도 1의 좌측에) 바닥면을 가지며, 축방향으로 타단에서 개방부를 갖는 프레임(8) 및 상기 바닥 구비 프레임(8)의 개방부를 커버하는 접점 커버(9)로 구성된다.

상기 바닥 구비 프레임(8)은 자성 금속(예를 들면, 철) 프레임이고, 또한 전자기 릴레이(5) 및 전자기 스위치(6)의 자기 요크로서 기능을 한다. 상기 바닥 구비 프레임(8)은 예를 들면 금속 재료를 인발(drawing) 함으로써 형성된다.

상기 바닥 구비 프레임(8)의 바닥면은 플런저(10)가 축 방향(도 1의 좌우 방향)으로 이동가능하도록 상기 플런저(10)의 직경보다 약간 큰 직경을 갖는 원통 구멍을 갖고 상기 전자기 스위치(6) 측에 제공된다.

상기 접점 커버(9)는 전기 절연 특성을 확보할 수 있는 수지로 이루어지고, 일단에(즉, 도 1의 우측에) 바닥을 갖는 원통 바디를 구비한다. 상기 접점 커버(9)의 원통 바디의 타단은 상기 개방부를 완전히 커버하도록 상기 바닥 구비 프레임(8)의 개방부로 삽입되고, 상기 접점 커버(9)의 원통 바디의 삽입단의 부분적인 외주연 또는 전체 외주연을 따라 상기 개방부를 스웨이징(swaging)함으로써 상기 바닥 구비 프레임(9)의 개방부에 고정된다. 상기 접점 커버(9)에는 상기 배터리(3)로부터 모터(2)로 전력을 공급하기 위한 모터 회로에 전기적으로 접속되는 두 개의 외부 연결 단자(11, 12)가 제공된다.

상기 접점 커버(9)와 상기 바닥 구비 프레임(8) 사이에는 오링과 같은 밀봉 부재(미도시)가 제공되고, 그러므로 상기 스위칭 장치(1)의 외부로부터 물 등이 침투되는 것을 방지한다.

상기 두 개의 외부 연결 단자(11, 12)는 각각 외연에 숫나사부가 형성된 볼트-형상으로 형성된다. 상기 숫나사부가 형성된 각 볼트-형상 외부 연결 단자의 일단부는 관통공을 통해 접점 커버(9)의 바닥면으로부터 돌출되고, 스웨이징 와셔(13, 14)에 의하여 상기 접점 커버(9)에 고정된다.

상기 두 개의 외부 연결 단자(11, 12) 중 하나(이하, B-단자(11)라고 칭함)에는 배터리 케이블(15)(도 3 참조)이 연결되어 상기 배터리 케이블(15)을 통해 배터리(3)로부터 전력이 공급될 수 있다. 상기 다른 하나의 외부 연결 단자(이하, M-단자(12)라고 칭함)에는 모터 리드 와이어(16)(도 3 참조)가 연결되어 상기 모터 리드 와이어(16)를 통해 모터(2)로 전력이 공급될 수 있다.

B) 상기 전자기 릴레이(5)는 전류가 인가됨에 따라 전자석을 형성하는 릴레이 코일(17), 상기 릴레이 코일(17)의 축방향 일단에 배치되는 자성 플레이트(18), 상기 릴레이 코일(17)의 축방향 타단에 배치되는 구획벽 플레이트(19), 상기 자성 플레이트(18)와 상기 구획벽 플레이트(19) 사이에서 상기 릴레이 코일(17)의 외주에 배치되는 내측 요크(20), 상기 구획벽 플레이트(19)에 결합되고 상기 릴레이 코일(17)의 내주에 배치되는 고정 코어(21), 상기 릴레이 코일(17)의 내주면을 따라 상기 고정 코어(21)의 단면(도 1의 좌 단면)에 대향하여 축방향으로(도 1의 좌우 방향으로) 이동할 수 있는 가동 코어(22), 상기 모터 회로에 연결되는 한 쌍의 고정 접점(23, 24), 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24) 간을 전기적으로 단속(접속 및 접속해제)하는 가동 접점(25), 상기 가동 코어(22)의 이동을 상기 가동 접점(25)으로 전달하는 샤프트(26)를 포함한다.

상기 릴레이 코일(17)은 수지 보빈(27) 및 그 수지 보빈의 둘레에 권선되는 권선(winding)으로 구성된다. 상기 권선의 일단은 제어 회로(28)(후술됨)에 연결되고, 상기 권선의 타단은 예를 들면 상기 구획벽 플레이트(19)의 일면에 용접되어 그 구획벽 플레이트(19)를 통해 접지된다.

상기 자성 플레이트(18)는 자성 재료(예를 들면, 철) 플레이트이고, 상기 릴레이 코일(17)의 축방향 일단 측에 반경 방향(즉, 도 1의 수직 방향)을 따라 배치된다. 상기 자성 플레이트(18)에는 상기 가동 코어(22)가 축방향으로 이동할 수 있도록 상기 가동 코어(22)의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 라운드 홀(round hole)이 제공된다.

상기 자성 플레이트(18)와 유사하게, 상기 구획벽 플레이트(19)는 자성 재료(예를 들면, 철) 플레이트이고, 상기 릴레이 코일(17)의 축방향 타단 측에 반경 방향을 따라 배치된다.

상기 내측 요크(20)는 상기 바닥 구비 프레임(8)의 내주면을 따라 원통형으로 배치되고, 상기 자성 플레이트(18)와 상기 구획벽 플레이트(19) 간을 자기적으로 서로 연결한다. 자기 요크로서도 기능을 하는 상기 바닥 구비 프레임(8)의 플레이트 두께는 상기 자성 플레이트(18)와 구획벽 플레이트(19)에 비해 상대적으로 얇기 때문에, 상기 바닥 구비 프레임(8)의 내부에 상기 내측 요크(20)를 원통형으로 배치하는 것은 자기 요크의 단면적을 증가시킬 수 있다.

상기 고정 코어(21)는 원통형으로 이루어지고, 상기 구획벽 플레이트(19)와 기계적으로 결합하는(예를 들면, 압입 끼워맞춤(press fitting)에 의해) 플런저 반대 측(즉, 도 1의 우측)에서의 일단을 통해 상기 구획벽 플레이트(19)와 합동하여 연속하는 자기 통로를 형성한다.

상기 릴레이 코일(17)이 통전될 때(릴레이 코일에 전류가 흐를 때), 상기 고정 코어(21)는 자화되어 상기 고정 코어 측으로 가동 코어(22)를 흡인시키고, 상기 가동 코어(22)는 도 1의 우 방향으로 이동한다. 상기 통전이 중단될 때, 상기 가동 코어(22)는 리턴 스프링(29)의 반 작용력에 의하여 그의 설정 위치 측(고정코어 반대측)으로 밀어내어져 복귀된다. 상기 가동 코어(22)는 예를 들면 반경 방향의 중심을 통하는 축방향을 따르는 단면에서 대략 H-형상(도 1에 나타낸 바와 같이)으로 형성된다.

대략 H-형상으로 되도록 양 축단에서 요홈부를 인위적으로 제공하는 것은 스위칭 장치의 트림 웨이트(경량화)(trim weight)를 가능하게 한다.

설정 위치로 밀어내어져 복귀된 상기 가동 코어(22)와 상기 바닥 구비 프레임(8)의 바닥면 사이에는 수지 또는 고무와 같은 자기 절연성 재료로 이루어진 스페이서 부재(spacer member)(30)가 제공된다.

한 쌍의 고정 접점(23, 24)은 B-단자(11)에 고정되는 고정 접점(23)과 스크류(31)에 의하여 접점 커버(9)의 내부 단면에 고정되는 고정 접점(24)을 구성하는 본 발명의 릴레이 접점이다. 상기 고정 접점(23)은 예를 들면 사각형의 금속 플레이트(예를 들면, 구리 플레이트)를 이용하여 길이 방향의 양측에서 상기 플레이트를 약 90도만큼 절곡함으로써 형성되는데, 절곡된 일단부는 상기 가동 접점(25)에 대향하는 접점부(23a)로 되고, 절곡된 타단부는 B-단자에 연결되는 연결부(23b)로 된다. 바람직하게, 상기 접점부(23a)는 연결부(23b)보다 짧고, 상기 연결부(23b)에는 상기 B-단자(11)가 그 연결부(23b)를 관통할 수 있는 라운드 홀이 제공된다.

다시 말해서, 상기 고정 접점(23)은 상기 연결부(23b)와 접점부(23a)가 축 방향으로 다른 위치에 배치되고 상기 접점부(23a)가 반경 방향으로 상기 연결부(23b)에 겹치도록(lap), 상기 연결부(23b)를 통해 상기 B-단자(11)를 관통시킴으로써 상기 B-단자(11)의 헤드부와 상기 접점 커버(9)의 내면 사이에 고정된다. 상기 고정 접점(23)의 사용함으로써 상기 B-단자(11)의 중심축이 릴레이 코일(17)의 중심축과 일축선 상에 배치되도록 할 수 있다.

상기 고정 접점(23)과 유사하게, 상기 고정 접점(24)은 가동 접점(25)과 대향하는 접점부(24a)를 구비한다. 상기 접점부(23a, 24a)는 릴레이 코일(17)의 축방향에 직교하는 동일 평면에 모두 배치되고, 상기 접점부(23a, 24a) 사이에 소정의 특정 갭이 확보된다.

상기 가동 접점(25)은 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24)의 접점부(23a, 24a)에 대하여 가동 코어 반대 측(도 1의 우측)에 배치된다. 상기 가동 접점(25)은 상기 릴레이 코일(17)이 통전되지 않을 때 또는 비-여자상태(non-excited state)에 있을 때, 접점 스프링(32)의 하중(load)에 의하여 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24)의 접점부(23a, 24a)에 대하여 푸싱(pushing)되도록 적용되고, 이에 따라 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24)은 릴레이 접점이 턴온 됨으로써 상기 가동 접점(25)을 통해 통전되도록 할 수 있다.

상기 릴레이 코일(17)이 통전(여자)될 때, 상기 가동 코어(22)는 고정 코어(21) 측으로 흡인되고, 그의 이동은 샤프트(26)를 통해 상기 가동 접점(25)으로 전달된다. 따라서, 상기 가동 접점(25)은 상기 접점 스프링(32)을 푸싱하고 수축시키면서 도 1의 우측으로 이동하고, 그런 다음 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24)의 접점부(23a, 24a)로부터 분리되며, 이에 따라 상기 릴레이 접점을 턴오프 할 수 있다. 따라서, 상기 전자기스위치 릴레이(5)는 상기 릴레이 코일(17)이 비-여자 상태에 있을 때마다 상기 릴레이 접점을 폐쇄하는 통상 폐쇄 접점 구성을 갖는다.

상기 샤프트(26)는 막대 형상의 수지 부재이고, 상기 가동 코어(22)와는 별개로 이루어진다. 상기 샤프트(26)는 상기 고정 코어(21)의 중공홀로 삽입되는 원통형 가이드 부재(33)의 내주를 구성하는 중공홀을 통해 축방향을 따라 배치된다.

상기 가동 코어(22)의 요홈부 중 하나와 결합하는 상기 샤프트(26)의 일단에서 반경 방향으로 돌출하는 플랜지(flange)(26a)가 제공된다. 상기 샤프트(26)의 타단에서의 단면(가동 코어 반대측)은 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 릴레이 코일(17)이 비-여자상태에 있을 때마다 상기 샤프트(26)의 타단과 상기 가동 접점(25) 사이에 공극을 갖고 상기 가동 접점(25)으로부터 분리되도록 구성된다. 그러나 상기 샤프트(26)의 타단면은 상기 가동 접점(25)과 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24)의 접점부(23a, 24a) 사이에 상기 접점 스프링(32)이 접촉 압력을 작용하지 않는 한, 상기 가동 접점(24)의 대향하는 면과 약간 접촉될 수 있다.

상기 리턴 스프링(29)은 상기 샤프트(26)의 외주에 제공되고, 상기 리턴 스프링(29)의 일단은 샤프트(26)의 플랜지(26a)에 의해 지지되고, 상기 리턴 스프링의 타단은 상기 가이드 부재(33)의 축단면에 의해 지지된다. 이는 상기 가동 코어(22)의 요홈부와 결합하는 플랜지(26a)와 함께 상기 리턴 스프링(29)의 하중에 의하여 상기 샤프트(26)를 가동 코어(22)에 대하여 푸싱하도록 할 수 있다.

상기 수지 가이드 부재(33)는 릴레이 코일(17)용 수지 보빈(27)과 함께 형성된다. 다시 말해서, 상기 보빈(27) 및 가이드 부재(33)는 이들 사이에 삽입되는 고정 코어(21)와 일체로 형성된다.

상기 제어 회로(28)는 상기 모터(2)가 기동 될 때, 레지스터(4)를 경유해서 모터(2)가 통전되는 동안의 시간, 즉 상기 릴레이 코일(17)의 여자 상태를 제어함으로써 전류가 상기 레지스터(4)를 통해 흐르는 동안의 시간을 제어하고, 예를 들면 캡슐화된 집적 회로(IC)의 형태를 취하도록 적용된다. 상기 제어 회로(28)는 스타터용 스위칭 장치(1)의 하우징 내측에 수용되고, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 구획벽 플레이트(19)의 코일 반대측 면과 밀접하게 수지로 몰딩된다.

상기 제어 회로(28)는 스위치 단자(34)(도 2 참조)로서 상기 접점 커버(9)의 내측으로부터 외측으로 팁 부분(tip section)이 취출된(꺼내어진) 신호 단자(미도시)에 연결된다. 몇몇 실시 예에서, 상기 신호 단자 및 스위치 단자(34)는 개별 부재로 이루어질 수 있고, 상기 하우징 내에서 서로 전기적으로 접속될 수 있다.

C) 상기 레지스터(4)는 상기 접점 커버(9)의 내부 공간에 제공되고, 상기 릴레이 접점의 하나의 고정 접점(23)과 다른 하나의 고정 접점(24)에 연결된다. 다시 말해서, 상기 레지스터(4)의 일단은 하나의 고정 접점(23)에 전기적으로 접속되고 기계적으로 결합(용접)하며, 상기 레지스터(4)의 타단은 다른 하나의 고정 접점(24)에 전기적으로 접속되고 기계적으로 결합(용접)한다. 이러한 구성으로, 상기 릴레이 접점이 개방될 때(즉, 상기 가동 접점(25)이 한 쌍의 고정 접점(23, 24)으로부터 분리될 때), 상기 레지스터(4)를 경유해서 상기 배터리(3)로부터 상기 모터(2)에 이르는 고저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 한편, 상기 릴레이 접점이 폐쇄될 때(즉, 상기 가동 접점(25)이 한 쌍의 고정 접점(23, 24)과 접촉하게 될 때), 상기 레지스터(4)를 바이패스하여 상기 배터리(3)로부터 모터(2)(릴레이 접점을 통해)에 이르는 저저항 통전 경로가 형성될 수 있다.

따라서, 상기 레지스터(4)는 그 레지스터(4)가 상기 샤프트(26)의 외주면과 접촉하지 않도록 접점 커버(9)의 내주면과 수지 부재(35)(도 1 참조)의 일면 사이에서 소정의 갭을 갖고 제공되고, 상기 수지 접점 커버(9)와 상기 제어 회로(28)를 몰딩하기 위한 수지 부재(35)는 통전 동안 발열하는 레지스터(4)에 의해 열적으로 손상되지 않는다.

D) 상기 전자기 스위치(6)는 통전될 때 전자석을 형성하는 자석 코일(36), 상기 자석 코일(36)의 축방향 일단에 배치되는 자성 플레이트(37), 상기 자석 코일(36)의 축방향 타단에 배치되는 구획벽 플레이트(38), 상기 자성 플레이트(37)와 구획벽 플레이트(38) 사이에서 상기 자석 코일(36)의 외주에 배치되는 내측 요크(39), 상기 자석 코일(36)의 내주에 배치되고 상기 구획벽 플레이트(38)에 결합하는 고정 코어(40), 샤프트 축의 방향(도 1의 좌우 방향)을 따라 상기 고정 코어(40)의 축단면(도 1의 좌측 단면)에 대향하여 이동가능한 플런저(plunger)(10), 상기 모터 회로에 연결되는 한 쌍의 고정 접점(41, 42), 상기 한 쌍의 고정 접점(41, 42) 간을 단속(연결 및 연결해제)하는 가동 접점(43), 및 상기 플런저(10)의 이동을 상기 가동 접점(43)으로 전달하는 로드(rod)(44)를 포함한다.

상기 전자기 스위치(6)는 상기 전자기 릴레이(5)와 병렬로 제공된다. 다시 말해서, 상기 자석 코일(36)의 중심축은 릴레이 코일(17)의 중심축과 병렬로 배치된다. 또한, 상기 자석 코일(36)과 릴레이 코일(17)은 동일 축방향 위치에 배치되고, 이들의 축방향 길이는 대략 동일하다.

상기 자석 코일(36)은 수지 보빈(45) 둘레에 권선되는 두 개의 동심 코일(내층으로서 흡인 코일(36a)과 외층으로서 유지 코일(36b))로 구성된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 흡인 코일(36a)의 일단은 스위치 단자(34)에 연결되고, 상기 흡인 코일(36a)의 타단은 예를 들면 하우징 내의 연결 단자(미도시)에 연결된다. 그리고 상기 연결 단자의 일단은 내부 바닥으로부터 상기 접점 커버(9)의 외측으로 취출되고(꺼내지고), 금속 연결 플레이트(46)에 의하여 M-단자(12)에 전기적으로 접속된다.

상기 유지 코일(36b)의 일단과 상기 흡인 코일(36a)의 일단은 모두 상기 스위치 단자(34)에 연결된다. 상기 유지 코일(36b)의 타단은 예를 들면 상기 구획벽 플레이트(38)의 일면에 용접되고 상기 구획벽 플레이트(38)를 통해 접지된다.

상기 자성 플레이트(37)는 자성 금속(예를 들면, 철) 플레이트이고, 상기 자석 코일(36)의 축방향 일단측에서 반경 방향(즉, 도 1의 수직 방향)을 따라 배치된다. 상기 자성 플레이트(37)에는 플런저(10)가 축방향으로 이동할 수 있도록 상기 플런저(10)의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 라운드 홀이 제공된다.

상기 자성 플레이트(37)와 유사하게, 상기 구획벽 플레이트(38)는 자성 금속(예를 들면, 철) 플레이트이고, 상기 자석 코일(36)의 축방향 타단측에서 반경 방향을 따라 배치된다.

또한, 상기 전자기 릴레이(5)에 대하여 이용되는 상기 자성 플레이트(18)와 상기 전자기 스위치(6)에 대하여 이용되는 상기 자성 플레이트(37)는 개별 구성요소로 이루어지거나, 동일한 단일 구성요소를 공유할 수 있다. 유사하게, 상기 전자기 릴레이(5)에 대하여 이용되는 상기 구획벽 플레이트(19)와 상기 전자기 스위치(6)에 대하여 이용되는 상기 구획벽 플레이트(38)는 개별 구성요소로 이루어지거나, 동일한 단일 구성요소를 공유할 수 있다. 다시 말해서, 상기 전자기 릴레이(5) 및 상기 전자기 스위치(6)에 대하여 말하자면, 상기 자성 플레이트(18, 37)는 연속하는 단일 금속 플레이트로 형성될 수 있다. 유사하게, 상기 구획벽 플레이트(18, 38)는 연속하는 단일 금속 플레이트로 형성될 수 있다.

상기 내측 요크(39)는 상기 바닥 구비 프레임(8)의 내부 원통면을 따라 원통형으로 배치되고, 상기 자성 플레이트(37)와 구획벽 플레이트(38) 간을 기계적으로 서로 연결한다. 상기 전자기 릴레이(5) 경우와 유사하게, 자기 요크로서도 기능을 하는 상기 바닥 구비 프레임(8)의 플레이트 두께는 상기 자성 플레이트(37)와 구획벽 플레이트(38)에 비해 상대적으로 얇기 때문에, 상기 바닥 구비 프레임(8)의 내부에 상기 내측 요크(20)를 원통형으로 배치하는 것은 자기 요크의 단면적을 증가시킬 수 있다.

상기 고정 코어(40)는 상기 구획벽 플레이트(38)와 기계적으로 결합하여(예를 들면, 압입 끼워맞춤(press fitting)에 의해) 상기 구획벽 플레이트(38)와 합동하여 연속하는 자기 통로를 형성한다.

상기 자석 코일(36)이 통전될 때, 상기 고정 코어(40)는 자화되고 상기 플런저(10)는 상기 고정 코어 측으로 흡인되며, 그런 다음 상기 플런저(10)는 도 1의 우방향으로 이동한다. 상기 자석 코일(36)의 통전이 중단될 때, 상기 플런저(10)는 상기 고정 코어(40)와 플런저(10) 사이에 배치되는 리턴 스프링(47)의 반작용력에 의하여 그의 설정 위치 측(고정코어 반대측)으로 밀어내어져 복귀될 수 있다.

상기 플런저(10)는 그 플런저의 반경 방향 중앙에 원통형 블라인드 홀(blind hole)을 갖는 대략 원통 형태로 형성된다. 상기 원통형 블라인드 홀은 플런저(10)의 일단에서 개방되고, 상기 플런저(10)의 타단에서 바닥을 갖는다. 피니언을 이동시키기 위하여 시프트 레버(미도시)에 플런저(10)의 이동을 전달하기 위한 조인트(joint)(48) 및 후술할 구동 스프링(49)은 상기 원통형 블라인드 홀에 삽입된다.

상기 조인트(48)는 바 형태로 형성된다. 상기 시프트 레버의 일단과 결합하는 결합홈(48a)은 상기 플런저(10)의 원통형 블라인드 홀로부터 돌출하는 상기 조인트(48)의 일단에 형성되고, 상기 조인트(48)의 타단에는 플랜지(48b)가 제공된다. 상기 플랜지(48b)는 상기 원통형 블라인드 홀의 내주에서 축방향으로 이동가능한 외경을 가지며, 상기 구동 스프링(49)의 반작용력에 의하여 원통형 블라인드 홀의 바닥에 대하여 푸싱된다.

상기 피니언은 상기 플런저(10)의 이동에 의해 동반되는 시프트 레버를 통해 모터 반대방향(즉, 링 기어 측)으로 이동한 다음, 상기 피니언의 단면은 링 기어의 단면과 접촉하게 된다. 이와 동시에, 상기 구동 스프링(49)은 플런저(10)가 고정 코어(40)에 대하여 흡인되는 동안 상기 링 기어와 결합하는 피니언에 대한 척력을 저장하도록 수축된다.

상기 한 쌍의 고정 접점(41, 42)은 본 발명의 메인 접점으로서 기능을 하고, 상기 M-단자(12)에 고정되는 하나의 고정 접점(41)과, 스크류(31)에 의하여 상기 접점 커버(9)의 내측 단면에 고정되는 다른 하나의 고정 접점(42)으로 구성된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 고정 접점(42)은 릴레이 접점에 대하여 이용되는 고정 접점(24)과 공유되는 동일 구성요소로 형성된다. 또한, 상기 릴레이 접점의 고정 접점(24) 및 상기 메인 접점의 고정 접점(42)은 개별 구성요소로 이루어질 수 있고, 서로 전기적으로 접속되고 기계적으로 결합(용접)할 수 있다.

상기 가동 접점(43)은 전기 절연 재료로 형성된 절연체(50)를 통해 로드(44)의 외주에 유지되고, 상기 로드(44)의 일단에서 유지 와셔(52)에 접촉하도록 접촉 스프링(51)에 의하여 플런저 반대방향(도 1의 우방향) 측으로 편향된다.

상기 메인 접점은 두 고정 접점(41, 42)이 가동 접점(43)을 통해 통전되도록 상기 접촉 스프링(51)에 의하여 가동 접점과 함께 접촉되게 되는 한 쌍의 고정 접점(41, 42)에 대하여 편향되는 가동 접점(43)에 의하여 턴온 되고, 상기 한 쌍의 고정 접점(41, 42)으로부터 분리되는 가동 접점(43)에 의하여 턴오프 된다.

상기 로드(44)는 예를 들면 금속(철로 이루어진)이고, 상기 플런저 측에서의 상기 로드의 일단에 플랜지를 구비한다. 상기 플랜지는 상기 플런저(10)의 단면에 기계적으로 결합(예를 들면, 용접)한다.

상기 접촉 스프링(51)은 상기 로드(44)의 외주에 제공된다. 상기 접촉 스프링(51)의 일단은 로드(44)의 플랜지에 의해 지지되고, 상기 접촉 스프링(51)의 타단은 절연체(50)에 의해 지지된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 스위치 단자(34)는 배터리(3)로부터 상기 전자기 릴레이(5)의 릴레이 코일(17) 및 상기 전자기 스위치(6)의 자석 코일(36)에 여자 전류를 공급하기 위한 전기 배선(53)에 연결된다. 다시 말해서, 본 실시 예의 스타터용 스위칭 장치(1)에서, 상기 릴레이 코일(17)의 스위치 단자(34)와 상기 자석 코일(36)의 스위치 단자(34)는 서로 개별적인 구성요소로 되지 않고, 동일한 단일의 스위치 단자(34)를 공유할 수 있다.

차량 측에서의 상기 스타터 릴레이(54)는 전기 배선(53)을 따라 삽입되고, 상기 스타터 릴레이(54)의 스위칭 동작은 전자제어유닛(ECU)(55)에 의해 제어된다.

상기 ECU(55)는 점화 스위치(이하, IG-스위치(56)라고 칭함)가 턴온될 때 전력이 배터리(3)로부터 공급되어 작동된다.

이하 상기 스타터용 스위칭 장치(1)의 동작을 설명한다.

상기 IG-스위치(56)로부터 온 신호(on signal)를 수신함에 따라 상기 ECU(55)가 작동 개시될 때, 상기 스타터 릴레이(54)는 ECU(55)로부터 출력된 구동 신호에 의해 턴온 된다. 그 결과, 상기 전자기 스위치(6)의 자석 코일(36)은 배터리(3)에 의해 통전된 다음, 상기 플런저(10)는 자화된 고정 코어(40) 측으로 흡인된다. 상기 플런저(10)의 이동과 함께, 상기 피니언은 시프트 레버를 통해 모터 반대 방향(모터측 방향에 대한 반대 방향)으로 이동하고, 스타터의 출력 샤프트의 헬리컬 스플라인을 따라 클러치(미도시)와 함께 회전하며, 그런 다음 상기 피니언의 단면이 링 기어의 단면과 접촉하게 될 때 정지된다. 실질적으로 이와 동시에(실제, 약간의 기계적 딜레이(delay)를 갖는다), 상기 메인 접점은 턴온 된다.

상기 피니언의 단면이 링 기어의 단면과 접촉하지 않고 상기 피니언이 링 기어와 부드럽게 결합할 가능성은 거의 드물다. 대부분의 경우, 상기 피니언은 그 피니언의 단면이 링 기어의 단면과 접촉하게 될 때 정지한다.

한편, 상기 전자기 릴레이(5)에서, 상기 스타터 릴레이(54)가 턴온 된 후, 상기 릴레이 코일(17)에 대한 구동 신호는 소정 시간(예를 들면, 30-40ms) 동안 제어 회로(38)에 의하여 온 상태로 유지될 수 있다. 상기 릴레이 코일(17)이 여자될 때, 상기 릴레이 접점은 턴오프 된다.

상기 릴레이 접점이 턴오프 되면, 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 경유해서 모터(2)에 이르는 본 발명의 고저항 통전 경로가 형성될 수 있다, 상기 레지스터(4)는 전류가 모터(2)를 통해 흐르는 것을 억제되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 모터(2)는 저 회전속도로 회전할 수 있다.

이러한 모터(2)의 저회전 속도에서 피니언이 링 기어와 결합하게 되면, 상기 릴레이 코일(17)에 대한 구동 신호는 제어 회로(28)에 의해 턴오프 된다. 상기 릴레이 접점이 턴온 될 때, 레지스터(4)의 양단은 단락되고 상기 배터리(3)로부터 모터(2)에 이르는 본 발명의 저저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 모터(2)가 배터리(3)의 전전압(full voltage)에 의해 통전되기 때문에, 상기 모터(2)는 고 회전속도로 회전한다. 상기 모터(2)의 회전 운동은 피니언으로부터 링 기어로 전달되고, 엔진을 크랭크(crank)한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)는, 상기 모터가 기동 될 때 상기 레지스터(4)는 모터(2)로 흐르는 전류를 감소시킬 수 있기 때문에 상기 배터리(3)의 단자 전압 감소로 인하여 "순시 정전(instantaneous interruption)"이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 이는 아이들링 정지 장치를 갖춘 차량에서, 도로상에서 엔진이 재 시동될 때마다 순시 정전이 발생하는 것을 방지하며, 이는 사용자의 불편과 불안을 해소할 수 있다. 또한, 상기 모터(2)의 기동 전류의 억제는 메인 접점의 수명 및 모터(2)에 이용되는 브러시의 수명을 연장할 수 있다. 상기 피니언이 링 기어와 결합할 때의 회전 속도가 낮아지고 상기 결합에서의 충격이 감소하기 때문에, 상기 피니언과 링 기어 간의 소모(attrition)는 감소하고, 이에 따라 내구성을 향상시킨다.

제1 실시 예의 스타터용 스위칭 장치(1)는 상기 전자기 릴레이(5) 및 전자기 스위치(6)가 단일 하우징에 일체로 수용되도록 구성된다. 따라서, 전체 스위칭 장치(1)는 콤팩트(compact)하게 이루어질 수 있다.

특히, 상기 전자기 릴레이(5)와 전자기 스위치(6)에 대해 말하자면, 상기 릴레이 코일(17)의 중심축과 상기 자석 코일(36)의 중심축이 서로 병렬로 배치되기 때문에, 상기 스위칭 장치(1)의 전체 길이는 전자기 릴레이(5)와 전자기 스위치(6)가 축방향으로 직렬로 배치되는 경우에 비하여 현저히 짧아질 수 있다.

또한, 상기 스위칭 장치(1)의 하우징으로 사용되는 상기 금속의 바닥 구비 프레임(8)은 자기 회로의 일부분으로서 자기 요크를 형성한다. 상기 하우징의 일부분으로서의 바닥 구비 프레임(8)은 상기 전자기 릴레이(5) 및 전자기 스위치(6)에 대한 자기 요크로서 이용되기 때문에, 상기 바닥 구비 프레임(8) 및 상기 자기 요크는 개별 구성요소로 될 필요가 없다. 이는 상기 스위칭 장치(1)의 반경 치수를 짧게 할 수 있다.

상기 전자기 릴레이(5)의 릴레이 접점을 형성하는 한 쌍의 고정 접점(23, 24) 중에서 상기 B-단자(11)에 고정되는 하나의 고정 접점(23)과 관련하여, 상기 B-단자(11)에 연결되는 연결부(23b) 및 상기 가동 접점(25)에 대향하는 접점부(23a)는 축방향으로 다른 위치에 배치되고, 상기 접점부(23a)는 반경 방향으로 상기 연결부(23b) 위에 겹쳐진다. 다시 말해서, 상기 접점부(23a) 및 연결부(23b)는 동일 평면상에 배치될 필요가 없기 때문에, 하나의 상기 고정 접점(23)을 제공하기 위해 요구되는 반경 방향 공간은 플레이트형 고정 접점의 접점부(23a)와 연결부(23b)가 동일 평면에 배치되는 경우에 비하여 작게 이루어질 수 있다.

이는 상기 B-단자(11)의 중심축과 상기 릴레이 코일(17)의 중심축이 동일 축에 배치되도록 할 수 있다. 한편, 상기 접점부(23a)와 연결부(23b)가 동일 평면에 배치되는 상기 플레이트형 고정 접점이 사용될 때, 상기 B-단자(11)는 릴레이 코일(17)의 중심축에 대하여 반경 방향 외측에 배치되도록 요구되고, 이는 반경 치수가 증가하는 요인이 된다. 이에 반하여, 제1 실시 예에서, 상기 B-단자(11)의 중심축과 상기 릴레이 코일(17)의 중심축은 동일 축에 배치될 수 있고, 이는 반경 치수의 증가를 초래하지 않는다.

상기 릴레이 코일(17)의 축방향 위치와 상기 자석 코일(36)의 축방향 위치는 대략 동일하며, 상기 릴레이 코일(17)의 축방향 길이와 상기 자석 코일(36)의 축방향 길이는 대략 동일하기 때문에, 이들 자기 회로(들)의 일부분에 대하여 공유되는 구성요소가 이용된다. 예를 들면, 상기 릴레이 코일(17)의 축방향 일단 측에 배치되는 자성 플레이트(18) 및 상기 자석 코일(36)의 축방향 일단 측에 배치되는 자성 플레이트(37)는 단일의 금속 플레이트를 공유할 수 있다. 유사하게, 상기 릴레이 코일(17)의 축방향 타단 측에 배치되는 구획벽 플레이트(19) 및 상기 자석 코일(36)의 축방향 타단 측에 배치되는 구획벽 플레이트(38)는 단일의 금속 플레이트를 공유할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 릴레이 코일(17)과 자석 코일(36)의 축방향 단부 측 모두 또는 어느 하나에 형성된 자기 회로(들)의 일부분으로서 공유되는 구성요소가 이용된다.

또한, 제1 실시 예의 스위칭 장치(1)에서, 상기 전자기 릴레이(5)의 릴레이 접점 및 상기 전자기 스위치(6)의 메인 접점은 직렬로 배치되기 때문에, 구성요소의 수는 상기 릴레이 접점을 형성하는 다른 하나의 고정 접점(24) 및 메인 접점을 형성하는 다른 하나의 고정 접점(42)을 일체로 제공함으로써 감소할 수 있다. 상기 릴레이 접점에 사용되는 다른 하나의 고정 접점(24) 및 상기 메인 접점에 사용되는 다른 하나의 고정 접점(42)이 개별 구성요소로 되는 경우라도, 두 고정 접점(24, 42)은 하우징 내에서 전기 및 기계적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 하우징의 외부로 외부 연결 단자를 취출할(꺼낼) 필요가 없다.

제1 실시 예에서 상기 B-단자(11)와 M-단자(12)와는 별도로, 상기 릴레이 접점에 사용되는 다른 하나의 고정 접점(24) 및 상기 메인 접점에 사용되는 다른 하나의 고정 접점(42)을 전기적으로 접속하기 위한 둘 이상의 외부 연결 단자와, 상기 외부 연결 단자를 연결하기 위한 케이블을 필요로 하지 않는다. 외부 연결 단자의 수가 네 개에서 두 개로 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 배터리(3)와 상기 스위칭 장치(1)를 하나의 배터리 케이블(15)로 연결할 수 있기 때문에, 일본특허출원공개 제2009-224315호에 비하여 케이블의 수는 감소할 수 있다.

제1 실시 예의 스위칭 장치(1)는 모터(2)가 기동 될 때 상기 모터(2)가 레지스터(4)를 통해 통전되는 동안의 시간, 즉 전류가 레지스터(4)를 경유하여 흐르는 동안의 시간을 제어하는 제어 회로(28)를 포함한다. 상기 제어 회로(28)는 하우징 내에 수용된다. 상기 제어 회로(28)를 수용하기 위한 전용 하우징은 필요로 되지 않는다. 따라서, 전용 하우징의 비용만큼 비용은 감소할 수 있고, 상기 스위칭 장치(1)의 외부에 상기 제어 회로(28)를 설치하기 위한 설치 공간을 보유할 필요가 없게 된다. 그 결과, 상기 제어 회로(28)에 연결되는 신호 라인은 하우징으로부터 외측으로 노출되지 않고, 예를 들면 외부 진동(엔진의 진동 및 주행 중의 진동)으로 인한 신호 라인의 단선은 발생하지 않는다. 또한, 상기 스위칭 장치(1)의 하우징의 방수 확보는 신뢰성 및 내환경성(environment resistance)을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 실시 예의 스위칭 장치(1)에서, 상기 전자기 릴레이(5)의 특성 이외에, 상기 레지스터(4) 및 전자기 스위치(6)는 단일 하우징 내부에 간단하게 일체로 수용되고, 상기 스위칭 장치는 다음의 특성을 구비한다.

상기 전자기 릴레이(5) 및 전자기 스위치(6)는 서로 병렬로 배치되고;

상기 릴레이 접점의 고정 접점(23)의 형상을 고안함으로써 상기 B-단자(11)의 중심축과 상기 릴레이 코일(17)의 중심축을 동일 축에 배치하고;

상기 하우징에 대하여 이용되는 바닥 구비 프레임(8)은 자기 요크로 이용되고;

공유되는 구성요소가 자기 회로의 일부분으로 이용되고;

상기 릴레이 접점으로 이용되는 다른 하나의 고정 접점(24)과 상기 메인 접점으로 이용되는 다른 하나의 고정 접점(42)을 일체로 제공함으로써 외부 연결 단자의 수를 두 개, 즉 B-단자(11) 및 M-단자(12)로 감소할 수 있으며;

상기 제어 회로(28)는 하우징 내에서 수지로 몰딩된다.

따라서, 제1 실시 예의 스위칭 장치(1)는 다음과 같은 작용 효과를 제공한다.

상기 전자기 릴레이(5)와 전자기 스위치(6)를 효과적으로 배치함으로써 상기 스위칭 장치의 소형화를 달성하고, 이에 따라 탑재성을 향상시키고;

케이블의 수를 감소시킴으로써 작업 공정의 단축이 달성되고, 이에 따라 차량 측에 대한 연결성을 용이하게 하며;

상기 제어 회로(28)는 방수를 확보할 수 있는 하우징 내에 수용되어 내환경성을 획득할 수 있다.

상기 스위칭 장치(1)에 사용되는 전자기 릴레이(5)는 통상 폐쇄 접점 구성을 구비하기 때문에, 상기 릴레이 코일(17)이 여자되어 릴레이 접점이 개방될 때, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 경유하여 모터(2)에 이르는 고저항 통전 경로가 형성된다. 상기 고저항 통전 경로가 형성되어 있는 상태에서, 제어 계통에서의 비정상 또는 신호 계통에서의 비정상과 같은 이상(abnormality)으로 인하여 상기 릴레이 코일(17)에 대한 구동 신호가 차단될 때, 상기 릴레이 접점은 턴온 되고, 이는 상기 레지스터(4)를 바이패스하는 저저항 통전 경로의 형성을 확보한다. 상기 제어 계통서의 비정상 또는 신호 계통에서의 비정상과 같은 이상으로 인하여 상기 릴레이 코일(17)에 대한 구동 신호가 차단되는 경우라도, 상기 레지스터(4)를 바이패스하지 않는 통상의 통전 경로(저저항 통전 경로)가 확보되기 때문에, 상기 스타터는 시동될 수 있다.

또한, 상기 릴레이 코일(17)에 대한 구동 신호가 차단되어 릴레이 접점이 턴온 될 때, 상기 레지스터(4)를 통해 흐르는 전류는 억제(또는 거의 중단)되기 때문에, 상기 레지스터(4)는 열을 비정상적으로 발생하지 않으며, 상기 레지스터(4)의 용단(meltdown)은 방지될 수 있다. 상기 시스템이 정상으로 복원된 후, 상기 레지스터(4)는 용단되지 않기 때문에, 상기 레지스터(4)는 새로운 레지스터로 교체되지 않고 계속 이용될 수 있다.

제1 실시 예의 상기 레지스터(4)는 접점 커버(9) 내부에 위치되어 있다. 다시 말해서, 상기 레지스터(4)는 접점 커버(9)로부터 외측으로 노출되지 않기 때문에, 상기 레지스터(4)에 부식성의 물이 부착되는 것을 방지하고, 이에 따라 내구성은 향상될 수 있다. 또한, 상기 레지스터(4)가 장시간 통전으로 인하여 발열되는 경우라도, 상기 레지스터(4)에 외부 인화성 물질이 접촉하지 않게 되고, 이에 따라 안전성을 확보할 수 있다.

상기 레지스터(4)는 그 레지스터(4)가 전자기 릴레이(5)에 사용되는 샤프트(26)의 외주면과 접촉되지 않도록 상기 접점 커버(9)의 내주면과 이들로부터 이격된 수지 부재의 면 사이에서 소정 거리를 갖고 배치되고, 상기 제어 회로(28)를 몰딩하는 수지 부재(35)와 상기 수지 접점 커버(9)는 발열하는 레지스터(4)(통전으로 인한)에 의하여 열적으로 손상되지 않는다. 또한, 상기 전자기 릴레이(5)에 사용되는 상기 가동 접점(25)은 고정 접점(23, 24)의 한 쌍의 접점부(23a, 24a)에 대하여 축방향으로 가동코어 반대측에 배치되기 때문에, 상기 레지스터(4)는 가동 접점(25)과 직접적으로 접촉하지 않게 되고, 이에 따라 상기 스위칭 장치(1)의 신뢰성과 안전성은 향상된다.

(제2 실시 예)

본 발명의 제2 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)는 제2 실시 예에서 전자기 스위치(6)가 탄뎀식(tandem-type)이라는 점에서 전술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치와 다르다. 다시 말해서, 상기 제2 실시 예에서, 피니언을 푸싱하기 위한 전자기 스위치(6)의 기능 및 메인 접점을 개폐(즉, 스위칭)하기 위한 전자기 스위치(6)의 기능은 서로 구별되고, 개별적으로 제어된다.

상기 제2 실시 예의 스위칭 장치의 모든 기능들은 상기 전자기 스위치(6)의 상기한 기능들을 제외하고는 제1 실시 예의 스위칭 장치의 기능들과 실질적으로 동일하기 때문에, 상기한 기능들에 대해서만 도 4를 참조하여 설명하며, 동일 구성요소들에 대해서는 동일 부호를 부여한다.

제2 실시 예의 스위칭 장치(1)에서, 상기 전자기 스위치(6)는 피니언을 푸싱하기 위한 피니언 푸싱 솔레노이드(57) 및 메인 접점을 개폐하기 위한 모터 통전 솔레노이드(58)로 구성된다.

상기 피니언 푸싱 솔레노이드(57)는 피니언을 푸싱하기 위한 기능을 독립시켜서 그 기능에 전용된다. 상기 피니언 푸싱 솔레노이드(57)는 통전될 때 전자석을 형성하는 제1 자석 코일(59), 상기 제1 자석 코일(59)이 통전될 때 자화되는 고정 코어(60) 및 상기 제1 자석 코일(59)의 내주에서 상기 고정 코어(60)에 축방향으로 대향하여 이동가능한 제1 플런저(61)를 포함한다. 상기 피니언 푸싱 솔레노이드(57)는 제1 플런저(61)의 이동과 함께 상기 피니언을 푸싱하도록 동작한다.

상기 모터 통전 솔레노이드(58)는 메인 접점을 개폐하기 위한 기능을 독립시켜서 그 기능에 전용된다. 상기 모터 통전 솔레노이드(58)는 통전될 때 전자석을 형성하는 제2 자석 코일(62), 상기 제2 자석 코일(62)이 통전될 때 자화되는 고정 코어(60) 및 상기 제2 자석 코일(62)의 내주에서 상기 고정 코어(60)에 축방향으로 대향하여 이동가능한 제2 플런저(63)를 포함한다. 상기 모터 통전 솔레노이드(58)는 제2 플런저(63)의 이동과 함께 상기 메인 접점을 개폐하도록 동작한다.

상기 피니언 푸싱 솔레노이드(57) 및 상기 모터 통전 솔레노이드(58)는 축방향(도 4에서 좌우 방향)으로 서로 직렬로 배치된다. 다시 말해서, 상기 제1 자석 코일(59)의 중심축과 상기 제2 자석 코일(62)의 중심축은 동일 축에 배치된다. 이는 상기 피니언 푸싱 솔레노이드의 구성요소들과 상기 모터 통전 솔레노이드의 구성요소들이 축방향으로 순차적으로 조립되도록 할 수 있으며, 이는 조립 공정을 단축할 수 있다. 또한, 상기 제1 플런저(61)와 상기 제2 플런저(63) 사이에는 두 솔레노이드(57, 58)에 대한 공통의 고정 코어(60)가 배치된다. 따라서, 상기 제1 자석 코일(59)은 자화되어 고정 코어(60)를 여자시킨 다음, 상기 제1 플런저(61)는 고정 코어(60)로 흡인되어 도 4의 우방향으로 이동한다. 유사하게, 상기 제2 자석 코일(62)은 자화되어 고정 코어(60)를 여자시킨 다음, 상기 제2 플런저(63)는 고정 코어(60)로 흡인되어 도 4의 좌방향으로 이동한다. 제1 실시 예의 전자기 스위치(6)와 달리, 메인 접점을 개폐하는 상기 가동 접점(43)은 상기 고정 접점(41, 42) 모두에 대하여 플런저 반대측(도 4의 우측)에 배치되고, 접촉 스프링(51)에 의하여 로드(44)의 정점(apical) 면에 대하여 가압된다. 제2 실시 예에서, 상기 로드(44)는 전기 절연 특성을 갖는 수지로 이루어진다.

상기 접점 커버(9)(도 1 참조)에는 두 개의 스위치 단자(34a, 34b)가 제공된다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 자석 코일(62)은 하나의 스위치 단자(34a)에 연결되고, 상기 제1 자석 코일(59)은 다른 하나의 스위치 단자(34b)에 연결된다.

상기 전자기 릴레이(5)의 릴레이 코일(17)은 제어 회로(28)를 통해 스위치 단자(34a)에 연결된다. 다시 말해서, 상기 제2 자석 코일(62) 및 릴레이 코일(17)은 단일의 공통 스위치 단자(34a)를 공유하도록 서로 연결된다.

상기 스위치 단자(34a, 34b)는 각각 배터리(3)로부터 여자 전류를 공급하기 위한 전기 배선(53a, 53b)에 연결된다. 제1 스타터 릴레이(54a) 및 제2 스타터 릴레이(54b)는 각각 상기 전기 배선(53a, 53b)을 따라 삽입된다.

상기 제1 및 제2 스타터 릴레이(54a, 54b)의 스위칭 동작은 ECU(55)(도 5 참조)에 의해 제어된다. 상기 제1 실시 예와 유사하게, 기동 시 모터(2)가 레지스터(4)를 경유해서 통전되는 동안의 시간, 즉 상기 레지스터(4)를 통해 전류가 흐르는 동안의 시간은 상기 릴레이 코일(17)의 여자 상태를 제어하는 제어 회로(28)에 의해 제어된다.

이하 본 발명의 제2 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)의 동작을 설명한다.

상기 ECU(55)가 IG-스위치(56)로부터의 온 신호의 수신에 따라 작동되면, 상기 제1 및 제2 스타터 릴레이(54a, 54b)는 ECU(55)로부터 출력된 구동 신호에 의하여 동시에 턴온 된다. 그 결과, 상기 피니언은 제1 자석 코일(59)을 포함하는 피니언 푸싱 솔레노이드(57)의 동작을 통해 축방향에서 모터 반대방향으로 이동한다. 상기 피니언이 링 기어와 접촉하게 되면, 상기 피니언은 그의 이동을 중단한다. 이와 동시에, 상기 메인 접점은 상기 제2 자석 코일(62)을 포함하는 모터 통전 솔레노이드(58)의 동작을 통해 턴온 된다.

한편, 상기 전자기 릴레이(5)에서, 상기 제1 스타터 릴레이(54a)가 턴온 되면, 상기 릴레이 코일(17)에 대한 구동 신호는 소정 시간(예를 들면, 30-40ms) 동안 제어 회로(28)에 의하여 온 상태로 유지된다. 따라서, 상기 릴레이 코일(17)은 자화되어 상기 릴레이 접점은 턴오프 되고 그 시간 동안 오프 상태로 유지된다.

상기 릴레이 접점이 턴오프 되면, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 경유해서 모터(2)에 이르는 고저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 레지스터(4)는 모터(2)를 통해 흐르는 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 모터(2)는 저 회전속도로 회전한다.

상기 모터(2)의 저 회전속도로 인하여, 상기 피니언이 링 기어와 접촉하게 되면, 상기 릴레이 코일(17)에 대한 구동 신호는 제어 회로(28)에 의하여 턴오프 된다. 이와 동시에, 상기 레지스터(4)의 양단은 단락되고, 그런 다음 저저항 통전 경로가 형성된다. 상기 모터(2)는 배터리(3)의 전전압에 의해 통전되기 때문에, 상기 모터(2)는 고 회전속도로 회전한다. 상기 모터(2)의 회전 운동은 피니언으로부터 링 기어로 전달되어 엔진을 크랭크한다.

(제3 실시 예)

제1 실시 예에 따른 스타터용 스위칭 장치(1)와 유사하게, 제3 실시 예에 따르는 스위칭 장치는 피니언을 푸싱하고, 플런저(10)의 이동과 함께 메인 접점을 스위칭(개폐)하는 전자기 스위치(6)를 포함한다. 그러나 제1 실시 예와 달리, 상기 제3 실시 예의 전자기 릴레이(5)는 통상 개방 접점 구성을 갖는다. 즉, 릴레이 코일(17)이 통전되면, 상기 릴레이 접점은 턴온 된다.

제1 실시 예에서, 상기 릴레이 접점 및 메인 접점은 B-단자(11)와 M-단자(12) 사이에서 서로 직렬로 배치되고, 상기 레지스터(4)는 릴레이 접점에 직렬로 연결된다. 제3 실시 예에서 상기 레지스터(4) 및 릴레이 접점은 반대로 배열된다. 다시 말해서, 도 6에서와 같이 상기 레지스터(4)는 릴레이 접점의 고전압 측에 있고, 상기 릴레이 접점은 그 릴레이 접점의 저전압 측에 있다.

제1 실시 예와 유사하게, 제3 실시 예의 스위칭 장치는 모터(2)가 기동될 때 레지스터(4)를 통해 전류가 흐르는 동안의 시간(통전 시간)을 제어하는 제어 회로(28)를 포함한다. 그러나 제3 실시 예에서, 상기 제어 회로(28)는 상기 릴레이 코일(17)이 스위치 단자(34)에 연결되는 연결 지점(A)과 상기 자석 코일(36) 사이에 배치되고, 상기 릴레이 코일(17)을 통전하기 위한 타이밍(timing)과 상기 자석 코일(36)을 통전하기 위한 타이밍 간에 딜레이 시간(delay time)이 제공된다. 다시 말해서, 상기 제어 회로(28)는 상기 릴레이 코일(17)을 통전시킨 후 미리 설정된 딜레이 시간이 경과한 시점에서 상기 자석 코일(36)을 통전시키도록 동작한다.

이하 본 발명의 제3 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)의 동작을 설명한다.

ECU(55)가 IG-스위치(56)로부터의 온 신호를 수신함에 따라 작동하게 되면, 상기 스타터 릴레이(54)는 ECU(55)로부터 출력된 구동 신호에 의하여 턴온 된다. 상기 릴레이 코일(17)은 자회되어 릴레이 접점은 턴온 된다.

한편, 상기 제어 회로(28)의 딜레이 기능을 통하여, 상기 자석 코일(36)은 릴레이 코일(17)의 통전 이후 미리 설정된 딜레이 시간이 경과한 시점에서 통전된다. 그러므로 상기 메인 접점은 릴레이 접점이 턴온 된 후 소정 시간(즉, 딜레이 시간) 동안 오프 상태로 유지된다.

상기 릴레이 접점이 턴온 되면, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 경유해서 모터(2)에 이르는 고저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 레지스터(4)는 모터(2)를 통해 흐르는 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서 상기 모터(2)는 저 회전속도로 회전한다.

상기 자석 코일(36)은 제어 회로(28)에 의해 설정된 상기 딜레이 시간이 경과된 후 통전된다. 상기 피니언은 링 기어와 결합하도록 모터 반대방향으로 이동하고, 그런 다음 상기 메인 접점은 피니언과 링 기어의 결합 이후 약간 짧은 기계적 딜레이 시간이 경과한 시점에서 턴온 된다. 상기 모터(2)는 배터리(3)의 전전압에 의해 통전되기 때문에, 상기 모터(2)는 고 회전속도로 회전한다. 상기 모터(2)의 회전 운동은 피니언으로부터 링 기어로 전달되고 엔진을 크랭크한다.

(제4 실시 예)

제3 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)와 유사하게, 제4 실시 예에 따르는 스위칭 장치는 통상 개방 접점 구성을 갖는 전자기 릴레이(5) 및 피니언을 푸싱하고 메인 접점을 스위칭(즉, 개폐)하는 전자기 스위치(6)를 포함한다. 또한, 릴레이 접점 및 메인 접점은 서로 병렬로 배열되고, 상기 레지스터(4)는 상기 릴레이 접점에 직렬로 연결된다(도 7 참조).

그러나 제3 실시 예와 달리, 전류가 레지스터(4)를 통해 흐르는 동안의 시간을 제어하는 전용 제어 회로(28)가 제공되지 않는다. 제4 실시 예에서, 상기한 제어 회로(28) 대신에, 딜레이 기능(릴레이 코일(17)을 통전시키기 위한 타이밍과 자석 코일(36)을 통전시키기 위한 타이밍 간의 딜레이 시간을 설정하기 위한 기능)을 외부의 ECU(55)가 실행한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 제4 실시 예의 스위칭 장치에서, 두 개의 스위치 단자(34a, 34b)가 제공된다. 하나의 스위치 단자(34a)는 릴레이 코일(17)에 연결되고, 다른 하나의 스위치 단자(34b)는 자석 코일(36)에 연결된다.

또한, 상기 스위치 단자(34a)는 ECU(55)를 통해 릴레이 코일(17)에 여자 전류를 공급하기 위한 전기 배선(53a)에 연결된다. 또한, 상기 다른 하나의 스위치 단자(34b)는 배터리(3)로부터 자석 코일(36)로 여자 전류를 공급하기 위한 전기 배선(53b)에 연결된다. 상기 스타터 릴레이(54)는 전기 배선(53b)을 따라 삽입되고, 상기 스타터 릴레이(54)의 스위칭 동작은 ECU(55)에 의해 제어된다.

이하 본 발명의 제4 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)의 동작을 설명한다.

상기 ECU(55)가 IG-스위치(56)로부터의 온 신호를 수신함에 따라 작동되면, 상기 ECU(55)는 릴레이 코일(17)을 통전하기 위하여 전자기 릴레이(5)에 구동 신호를 출력한다. 상기 스타터 릴레이(54)는 구동 신호가 전자기 릴레이(5)로 전달된 후 소정 시간에서 상기 ECU(55)에 의해 턴온 된다. 따라서, 상기 릴레이 코일(17)의 통전 이후 소정 시간이 경과될 때까지 상기 자석 코일(36)은 여자되지 않는다. 상기 메인 접점은 소정 시간 동안 오프 상태로 유지된다.

상기 릴레이 코일(17)이 통전되어 상기 릴레이 접점이 턴온 되면, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 경유해서 모터(2)에 이르는 고저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 레지스터(4)는 모터(2)를 통해 흐르는 전류가 감소하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 모터(2)는 저 회전속도로 회전한다.

상기 릴레이 코일(17)의 통전 이후 소정의 딜레이 시간에서 상기 ECU(55)로부터 출력된 구동 신호에 의하여 상기 스타터 릴레이(54)는 턴온 된다. 상기 배터리(3)로부터 자석 코일(36)로 흐르는 여자 전류를 통해 전자석이 형성되면, 상기 플런저(10)는 링 기어와 결합하는 피니언에 대하여 축방향으로 이동한다. 상기 피니언이 링 기어와 결합하게 되면, 상기 메인 접점은 피니언과 링 기어의 결합 이후 약간 짧은 기계적 딜레이 시간에서 턴온 된다. 그런 다음 저저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 모터(2)는 배터리(3)의 전전압에 의해 통전되기 때문에, 상기 모터(2)는 고속 회전속도로 회전한다. 상기 모터(2)의 회전 운동은 피니언으로부터 링 기어로 전달되고 엔진을 크랭크한다.

(제5 실시 예)

제5 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)는 제3 및 제4 실시 예에서와 같이 통상 개방 접점 구성을 갖는 전자기 릴레이(5) 및 제2 실시 예의 전자기 스위치(6), 즉 피니언을 푸싱하기 위한 피니언 푸싱 솔레노이드(57)와 메인 접점을 개폐하기 위한 모터 통전 솔레노이드(58)를 포함하는 탄뎀식 전자기 스위치(6)를 포함한다. 이하에서 상기 전자기 스위치(6)의 구성(피니언 푸싱 솔레노이드(57) + 모터 통전 솔레노이드(58))은 제2 실시 예의 전자기 스위치(6)의 구성과 동일하므로 그에 대한 설명은 반복하지 않는다.

제3 및 제4 실시 예와 유사하게, 상기 릴레이 접점 및 메인 접점은 B-단자(11)와 M-단자(12) 사이에서 서로 병렬로 배열되고, 상기 레지스터(4)는 릴레이 접점과 직렬로 연결된다(도 8 참조).

제2 실시 예와 유사하게, 스타터용 스위칭 장치(1)의 접점 커버(9)(도 1 참조)에는 두 개의 스위치 단자(34a, 34b)가 제공된다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 하나의 스위치 단자(34a)는 제어 회로(28)를 통해 제2 자석 코일(62)에 연결되고, 다른 하나의 스위치 단자(34b)는 제1 자석 코일(59)에 연결된다.

상기 전자기 릴레이(5)의 릴레이 코일(7) 및 제2 자석 코일(62)은 모두 상기 스위치 단자(34a)에 연결된다. 다시 말해서, 상기 제2 자석 코일(62) 및 릴레이 코일(17)은 단일의 스위치 단자(34a)를 공유하도록 서로 연결된다. 상기 제어 회로(28)는 릴레이 코일(17)이 스위치 단자(34a)에 연결되는 연결 지점(A)과 상기 제2 자석 코일(62) 사이에 배치된다.

상기 스위치 단자(34a, 34b)는 각각 배터리(3)로부터 여자 전류를 공급하기 위한 전기 배선(53a, 53b)에 연결된다. 제1 스타터 릴레이(54a) 및 제2 스타터 릴레이(54b)는 각각 전기 배선(53a, 53b)을 따라 삽입된다.

제2 실시 예와 유사하게, 상기 제1 및 제2 스타터 릴레이(54a, 54b)의 스위칭 동작은 ECU(55)에 의해 제어된다(도 8 참조). 또한, 상기 제3 실시 예와 유사하게, 상기 릴레이 코일(17)을 통전하기 위한 타이밍과 상기 제2 자석 코일(36)을 통전하기 위한 타이밍 사이에 딜레이 시간이 제공된다. 다시 말해서, 상기 제어 회로(28)는 상기 릴레이 코일(17)을 통전시킨 후 소정 딜레이 시간에서 상기 제2 자석 코일(36)을 통전시키도록 작동한다.

이하 본 발명의 제5 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)의 동작을 설명한다.

상기 ECU(55)가 IG-스위치(56)로부터 온 신호를 수신하여 작동되면, 상기 제1 및 제2 스타터 릴레이(54a, 54b)는 ECU(55)로부터 출력된 구동 신호에 의하여 동시에 턴온 된다. 이후, 상기 제1 자석 코일(59)을 포함하는 피니언 푸싱 솔레노이드(57)의 동작을 통해 상기 피니언은 링 기어와 결합하는 모터 반대방향으로 이동하고, 그런 다음 상기 전자기 릴레이(5)의 릴레이 코일(17)은 자화되어 상기 릴레이 접점은 턴온 된다.

한편, 상기 모터 통전 솔레노이드(58)의 제2 자석 코일(62)은 제어 회로(28)의 딜레이 기능을 통해 상기 릴레이 코일(17)의 통전 이후의 소정 딜레이 시간에서 통전된다. 따라서, 상기 메인 접점은 릴레이 접점이 턴온된 후 소정 시간 동안 오프 상태로 유지될 수 있다.

그런 다음, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 경유해서 모터(2)에 이르는 고저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 레지스터(4)는 모터(2)를 통해 흐르는 전류가 감소하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 모터(2)는 저 회전속도로 회전한다,

상기 제어 회로(28)에 의해 설정된 딜레이 시간이 경과되면, 상기 메인 접점은 제2 자석 코일(62)의 통전을 통해 턴온 된다. 그런 다음, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 바이패스하여 모터(2)에 이르는 저저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 모터(2)가 배터리(3)의 전전압에 의해 통전되기 때문에, 상기 모터(2)는 고 회전속도로 회전한다. 상기 모터(2)의 회전 운동은 피니언으로부터 링 기어로 전달되고 엔진을 크랭크한다.

(제6 실시 예)

제6 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)는 제5 실시 예와 유사하게 통상 개방 접점 구성을 갖는 전자기 릴레이(5), 및 피니언을 푸싱하기 위한 피니언 푸싱 솔레노이드(57)와 메인 접점을 개폐하기 위한 모터 통전 솔레노이드(58)를 포함하는 탄뎀식 전자기 스위치(6)를 포함한다. 또한, 상기 릴레이 접점과 메인 접점은 B-단자(11)와 M-단자(12) 사이에서 서로 병렬로 배열되며, 상기 레지스터(4)는 릴레이 접점과 직렬로 연결된다(도 9 참조).

그러나 제5 실시 예와 달리, 상기 레지스터(4)를 통해 전류가 흐르는 동안의 시간을 제어하는 전용 제어 회로(28)는 제공되지 않는다. 제6 실시 예에서, 외부 ECU(55)가 제어 회로(28) 대신에 딜레이 기능을 실행한다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 제6 실시 예의 스위칭 장치에서는 세 개의 스위치 단자(34a, 34b, 34c)가 제공된다. 제1 스위치 단자(34a)는 릴레이 코일(17)에 연결되고, 제2 스위치 단자(34b)는 제2 자석 코일(62)에 연결되며, 제3 스위치 단자(34c)는 제1 자석 코일(59)에 연결된다.

또한, 상기 제1, 제2 및 제3 스위치 단자(34a, 34b, 34c)는 각각 ECU(55)를 통해 릴레이 코일(17)에 여자 전류를 공급하기 위한 전기 배선(53a, 53b, 53c)에 연결된다. 제1, 제2 및 제3 스타터 릴레이(54a, 54b, 54c)는 각각 전기 배선(53a, 53b, 53c)을 따라 삽입된다. 상기 각 스타터 릴레이(54a, 54b, 54c)의 스위칭 동작은 ECU(55)에 의해 제어된다.

이하 본 발명의 제6 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)의 동작을 설명한다.

상기 ECU(55)가 IG-스위치(56)로부터 온 신호를 수신하여 작동되면, 상기 제1 및 제3 스타터 릴레이(54a, 54c)는 ECU(55)로부터 출력된 구동 신호에 의하여 동시에 턴온 된다. 그 결과, 제1 자석 코일(59)을 포함하는 피니언 푸싱 솔레노이드(57)의 동작을 통해, 상기 피니언은 링 기어와 결합하는 모터 반대방향으로 이동하고, 이와 동시에 상기 전자기 릴레이(5)의 릴레이 코일(17)은 자화되어 릴레이 접점은 턴온 된다.

한편, 상기 스타터 릴레이(54b)는 턴온 되지 않기 때문에, 상기 모터 통전 솔레노이드(58)의 제2 자석 코일(62)은 통전되지 않는다. 따라서, 상기 메인 접점은 오프 상태로 유지될 수 있다.

그런 다음, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 경유하여 모터(2)에 이르는 고저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 레지스터(4)는 모터(2)를 통해 흐르는 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 모터(2)는 저 회전속도로 회전한다.

그런 다음, 상기 제2 스타터 릴레이(54b)가 ECU(55)로부터 출력된 구동 신호에 의하여 턴온되면, 상기 제2 자석 코일(62)은 여자되고, 그런 다음 상기 메인 접점은 턴온 된다. 그런 다음, 상기 배터리(3)로부터 레지스터(4)를 바이패스하여 모터(2)에 이르는 저저항 통전 경로가 형성될 수 있다. 상기 모터(2)가 배터리(2)의 전전압에 의해 통전되기 때문에, 상기 모터(2)의 회전 운동은 피니언으로부터 링 기어로 전달되고 엔진을 크랭크한다.

제3 내지 제6 실시 예에 따르는 스타터용 스위칭 장치(1)는 각각 도 6 내지 도 9의 회로도에 근거한다. 제2 실시 예의 스타터용 스위칭 장치(1)의 구성은 제1 실시 예의 스타터용 스위칭 장치(1)의 구성과 동일하다. 즉, 스타터용 스위칭 장치(1)는 바닥 구비 프레임(8) 및 접점 커버(9)로 형성된 하우징을 포함한다. 또한, 상기 전자기 릴레이(5), 레지스터(4) 및 전자기 스위치(6)(및 제어 회로가 있는 실시 예에서는 제어 회로(28))는 하우징 내측에 일체로 수용되고, 두 개의 외부 단자(즉, B-단자(11)와 M-단자(12))를 통해 모터 회로에 연결된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경의 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

1: 스타터용 스위칭 장치
2: 모터
3: 배터리
4: 레지스터
5: 전자기 릴레이
6: 전자기 스위치
8: 프레임
9: 접점 커버
10: 플런저
11: B-단자
12: M-단자
17: 릴레이 코일
22: 가동 코어
23, 24: 고정 접점
23a: 접점부
23b: 연결부
25: 가동 접점
28: 제어 회로
36: 자석 코일
41, 42: 고정 접점
57: 피니언 푸싱 솔레노이드
58: 모터 통전 솔레노이드
59, 62: 자석 코일
60: 고정 코어
61, 63: 플런저

Claims

스타터의 피니언을 엔진의 링 기어 측으로 푸싱(pushing)하기 위한 피니언 푸싱 수단;
배터리(3)로부터 모터(2)로 전력을 공급하기 위한 모터 회로의 메인 접점(41, 42)을 개폐하기 위한 메인접점 스위칭 수단;
상기 모터가 기동 될 때, 상기 배터리(3)로부터 모터(2)로 흐르는 시동 전류를 억제하고, 상기 모터 회로에 연결되는 레지스터(4); 및
상기 배터리로부터 상기 레지스터를 경유해서 상기 모터에 이르는 고저항 통전 경로(high-resistance energizing path)와 상기 레지스터를 바이패스하여 모터를 통전(通電)시키는 저저항 통전 경로 간을 스위칭하기 위한 통전경로 스위칭 수단을 포함하고,
상기 피니언 푸싱 수단, 상기 메인접점 스위칭 수단, 상기 레지스터 및 상기 통전경로 스위칭 수단은 단일 하우징(8, 9)을 공유하고 상기 하우징 내부에 일체로 수용되는
스타터용 스위칭 장치.
제1항에 있어서,
상기 레지스터(4)는 상기 메인 접점과 직렬로 상기 모터 회로에 연결되고,
상기 통전경로 스위칭 수단은 상기 레지스터를 바이패스하는 상기 모터 회로에 제공되는 릴레이 접점(23, 24, 25), 통전을 통해 전자석을 형성하는 릴레이 코일(17) 및 상기 릴레이 코일의 여자 상태에 따라 상기 릴레이 코일의 축방향으로 이동가능한 가동 코어(22)를 포함하고, 상기 가동 코어의 이동에 연동해서 상기 릴레이 접점을 개폐하는 전자기 릴레이(5)로 구성되고,
상기 피니언 푸싱 수단 및 상기 메인 접점 스위칭 수단은 통전을 통해 전자석을 형성하는 자석 코일(36) 및 상기 자석 코일의 여자 상태에 따라 상기 자석 코일의 축방향으로 이동가능한 플런저(10)를 공유하며, 상기 플런저의 이동에 연동해서 상기 피니언 푸싱 수단과 상기 메인 접점 스위칭 수단을 양립하여 실행하는 전자기 스위치(6)로 구성되고
스타터용 스위칭 장치.
제1항에 있어서,
상기 레지스터(4)는 상기 메인 접점과 직렬로 상기 모터 회로에 연결되고,
상기 통전경로 스위칭 수단은 상기 레지스터를 바이패스하는 상기 모터 회로에 제공되는 릴레이 접점(23, 24, 25), 통전을 통해 전자석을 형성하는 릴레이 코일(17) 및 상기 릴레이 코일의 여자 상태에 따라 상기 릴레이 코일의 축방향으로 이동가능한 가동 코어(22)를 포함하고, 상기 가동 코어의 이동에 연동해서 상기 릴레이 접점을 개폐하는 전자기 릴레이(5)로 구성되고,
상기 피니언 푸싱 수단은 통전을 통해 전자석을 형성하는 제1 자석 코일(59) 및 상기 제1 자석 코일의 여자 상태에 따라 상기 제1 자석 코일의 축방향으로 이동가능한 제1 플런저(61)를 포함하며, 상기 제1 플런저의 이동에 연동해서 상기 피니언을 푸싱하는 피니언 푸싱 솔레노이드(57)로 구성되며,
상기 메인접점 스위칭 수단은 통전을 통해 전자석을 형성하는 제2 자석 코일(62) 및 상기 제2 자석 코일의 여자 상태에 따라 상기 제2 자석 코일의 축방향으로 이동가능한 제2 플런저(63)를 포함하며, 상기 제2 플런저의 이동에 연동해서 상기 메인 접점을 개폐하는 모터 통전 솔레노이드(58)로 구성되는
스타터용 스위칭 장치.
제1항에 있어서,
상기 레지스터(4)는 상기 메인 접점(41, 42)과 병렬로 상기 모터 회로에 연결되고,
상기 통전경로 스위칭 수단은 상기 레지스터와 직렬로 그리고 상기 메인 접점과 병렬로 상기 모터 회로에 연결되는 릴레이 접점, 통전을 통해 전자석을 형성하는 릴레이 코일(17) 및 상기 릴레이 코일의 여자 상태에 따라 상기 릴레이 코일의 축방향으로 이동가능한 가동 코어(22)를 포함하고, 상기 가동 코어의 이동에 연동해서 상기 릴레이 접점을 개폐하는 전자기 릴레이(5)로 구성되며,
상기 피니언 푸싱 수단 및 상기 메인 접점 스위칭 수단은 통전을 통해 전자석을 형성하는 자석 코일 및 상기 자석 코일의 여자 상태에 따라 상기 자석 코일의 축방향으로 이동가능한 플런저(10)를 공유하며, 상기 플런저의 이동에 연동해서 상기 피니언 푸싱 수단과 상기 메인 접점 스위칭 수단을 양립하여 실행하는 전자기 스위치(6)로 구성되는
스타터용 스위칭 장치.
제1항에 있어서,
상기 레지스터(4)는 상기 메인 접점(41, 42)과 병렬로 상기 모터 회로에 연결되고,
상기 통전경로 스위칭 수단은 상기 레지스터와 직렬로 그리고 상기 메인 접점과 병렬로 상기 모터 회로에 연결되는 릴레이 접점, 통전을 통해 전자석을 형성하는 릴레이 코일(17) 및 상기 릴레이 코일의 여자 상태에 따라 상기 릴레이 코일의 축방향으로 이동가능한 가동 코어(22)를 포함하고, 상기 가동 코어의 이동에 연동해서 상기 릴레이 접점을 개폐하는 전자기 릴레이(5)로 구성되고,
상기 피니언 푸싱 수단은 통전을 통해 전자석을 형성하는 제1 자석 코일(59) 및 상기 제1 자석 코일의 여자 상태에 따라 상기 제1 자석 코일의 축방향으로 이동가능한 제1 플런저(61)를 포함하며, 상기 제1 플런저의 이동에 연동해서 상기 피니언을 푸싱하는 피니언 푸싱 솔레노이드(57)로 구성되며,
상기 메인접점 스위칭 수단은 통전을 통해 전자석을 형성하는 제2 자석 코일(62) 및 상기 제2 자석 코일의 여자 상태에 따라 상기 제2 자석 코일의 축방향으로 이동가능한 제2 플런저(63)를 포함하며, 상기 제2 플런저의 이동에 연동해서 상기 메인 접점을 개폐하는 모터 통전 솔레노이드(58)로 구성되는
스타터용 스위칭 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자기 릴레이(5)는
상기 릴레이 코일이 여자되는 동안 상기 릴레이 접점을 개방시키고, 상기 릴레이 코일이 여자되지 않는 동안 상기 릴레이 접점을 폐쇄하는 통상 폐쇄 접점 구성을 구비하는
스타터용 스위칭 장치.
제1항에 있어서,
상기 모터의 기동시에 상기 레지스터를 경유해서 상기 모터가 통전되는 동안의 시간을 제어하는 제어 회로(28)를 더 포함하고,
상기 제어 회로(28)는 상기 하우징 내부에 수용되는
스타터용 스위칭 장치.
제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 전자기 릴레이(5)의 상기 릴레이 코일(17)의 중심축과 상기 전자기 스위치(6)의 상기 자석 코일(36)의 중심축은 서로 병렬로 배치되는
스타터용 스위칭 장치.
제8항에 있어서,
상기 전자기 릴레이(5)와 상기 전자기 스위치(6)는 이들 전자기 릴레이와 전자기 스위치의 자기 회로의 일부에 대하여 공유된 구성요소를 이용하는
스타터용 스위칭 장치.
제3항 또는 제5항에 있어서,
상기 피니언 푸싱 솔레노이드(57)의 상기 제1 자석 코일(59)의 중심축과 상기 모터 통전 솔레노이드(58)의 상기 제2 자석 코일(62)의 중심축은 동일 축에 배치되는
스타터용 스위칭 장치.
제10항에 있어서,
상기 피니언 푸싱 솔레노이드(57)와 상기 모터 통전 솔레노이드(58)는 상기 제1 플런저(61)와 상기 제2 플런저(63) 사이에 배치되는 고정 코어를 공유하는
스타터용 스위칭 장치.
제11항에 있어서,
상기 전자기 릴레이(5)의 상기 릴레이 코일(17)의 중심축과, 상기 피니언 푸싱 솔레노이드(57)의 상기 제1 자석 코일(59) 및 상기 모터 통전 솔레노이드(58)의 상기 제2 자석 코일(62)의 중심축은 서로 병렬로 배치되는
스타터용 스위칭 장치.
제12항에 있어서,
상기 전자기 릴레이(5) 및 상기 모터 통전 솔레노이드(58)는 이들 전자기 릴레이와 모터 통전 솔레노이드의 자기 회로의 일부에 대하여 공유된 구성요소를 이용하는
스타터용 스위칭 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자기 릴레이(5)의 상기 릴레이 접점(23, 24, 25)은 상기 가동 코어(22)의 이동에 연동해서 축방향으로 이동가능하게 이루어지는 가동 접점(25) 및 상기 가동 접점과 대향하는 한 쌍의 고정 접점(23, 24)을 포함하고,
상기 한 쌍의 고정 접점 중 하나의 고정 접점(23)은 외부 연결 단자(11)를 통해 상기 모터 회로에 연결되고,
상기 외부 연결 단자에 연결되는 연결부(23b) 및 상기 가동 접점(25)과 대향하는 접점부(23a)는 축방향으로 다른 위치에 배치되며,
상기 연결부의 적어도 일부는 반경 방향으로 상기 접점부의 일부 위에 겹치는
스타터용 스위칭 장치.
제14항에 있어서,
상기 고정 접점(23)이 연결되는 상기 외부 연결 단자(11)는 볼트 형태로 형성되고,
상기 외부 연결 단자의 중심축과 상기 릴레이 코일의 중심축은 동일 축에 배치되는
스타터용 스위칭 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 릴레이 접점(23, 24, 25) 및 상기 메인 접점(41, 42)은 각 가동 접점(25, 43)에 의해 연결 및 연결해제되는 각 쌍의 고정 접점을 포함하고,
상기 릴레이 접점에 사용되는 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24) 중 하나의 고정 접점(23)은 제1 외부 연결 단자(11)를 통해 상기 메인 접점에 대하여 상기 모터 회로의 양전위 측 또는 음전위 측에 연결되고,
상기 메인 접점에 사용되는 상기 한 쌍의 고정 접점(41, 42) 중 하나의 고정 접점(41)은 제2 외부 연결 단자(12)를 통해 상기 릴레이 접점에 대하여 상기 모터 회로의 음전위 측 또는 양전위 측에 연결되며,
상기 릴레이 접점에 사용되는 상기 한 쌍의 고정 접점(23, 24) 중 다른 하나의 고정 접점(24)과 상기 메인 접점에 사용되는 상기 한 쌍의 고정 접점(41, 42) 중 다른 하나의 고정 접점(42)은 일체로 또는 별개로 제공되고, 전기적으로 그리고 기계적으로 연결되는
스타터용 스위칭 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징(8, 9)은 자기 금속 프레임(8) 및 상기 자기 금속 프레임과 조립되도록 상기 자기 금속 프레임의 개방부를 커버하는 접점 커버(9)를 포함하고,
상기 자기 금속 프레임은 상기 자기 회로의 일부로서 자기 요크를 형성하는
스타터용 스위칭 장치.