KR101464379B1

KR101464379B1 - 일체형 솔레노이드와 점화 자기스위치

Info

Publication number: KR101464379B1
Application number: KR1020080061688A
Authority: KR
Inventors: 마이클 디. 브래드필드; 조엘 엠. 그레이; 다니엘 비. 테이세이라
Original assignee: 레미 테크놀러지스 엘엘씨
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2014-11-21
Also published as: US7982565B2; CN101333994B; CN101333994A; DE102008029827B4; DE102008029827A1; KR20090004589A; US20090002105A1

Abstract

본 발명에 따른 솔레노이드는, 솔레노이드 중심선을 가지는 솔레노이드 하우징을 포함하고, 점화 자기스위치는 하우징 안에 적어도 부분적으로 배치되는 점화 자기스위치 코일을 포함하며, 점화 자기스위치 코일은 솔레노이드 중심선을 감싸는 자기장을 가진다.

솔레노이드, 모터, 하우징, 자기장, 점화 자기스위치, 코일

Description

일체형 솔레노이드와 점화 자기스위치{INTEGRATED SOLENOID AND IGNITION MAGNETIC SWITCH}

본 발명은 일반적으로 차량용 스타터(starter) 모터에 활용되는 타입의 솔레노이드에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 일체형 점화 자기스위치를 포함하는 솔레노이드에 관한 것이다.

차량용 스타터 모터는 통상적으로 구동조립체 및 솔레노이드와, 상기 구동조립체에 솔레노이드를 연결하는 시프트 레버(shift lever)를 구비한다. 솔레노이드 코일에 전류가 공급되면, 솔레노이드 플런저(plunger)가 연장되어서 시프트 레버를 작동시키고, 스타터 피니언기어를 엔진의 플라이휠(flywheel)에 맞물리게 한다. 소프트 스타트(soft-start) 결합 시스템을 이용하는 차량용 스타터 모터에는, 스타터 피니언 기어가 회전을 시작하여 피니언기어가 플라이휘일에 맞물리도록 크랭크를 작동시키기 전에 실질적인 양의 전류가 제공되어야 한다. 통상적으로 요구되는 전류는 특정 스타터 모터와 엔진에 따라 200A 내지 400A의 범위이다. 이러한 전류량 은 일반적인 점화스위치가 신뢰성을 가지고 취급할 수 있는 4A 내지 6A보다 훨씬 크다. 따라서, 별도의 점화 자기스위치(ignition magnetic switch, IMS)는, 2A ~ 4A의 범위에서의 전류로 IMS의 작동시에 스타터 모터의 한계전류를 인출하도록 활용된다. IMS가 작동되면, 솔레노이드의 풀인코일(pull-in coil)이 차량 배터리에 접속된다. 이때 스타터 모터에 흐르는 전류는 피니언기어가 플라이휠에 회전되면서 맞물리도록 해준다. 상기 IMS는 솔레노이드 및 스타터 모터와는 다른 별도의 구성요소이고, 이러한 구성요소의 외부에 배치된다.

본 발명은 솔레노이드에 일체형 IMS를 활용함으로써, 활용되는 권선양과, 다른 목적으로 활용되도록 IMS에 의해 통상적으로 점유되는 자유공간을 최소화하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 솔레노이드는, 솔레노이드 중심선을 가지는 솔레노이드 하우징을 포함하고; 점화 자기스위치는 적어도 하우징 내에서 적어도 부분적으로 배치되는 점화 자기스위치 코일을 포함하며, 상기 점화 자기스위치 코일은 솔레노이드 중심선을 감싸는 자기장을 가진다.

솔레노이드는 솔레노이드 플런저와 솔레노이드 중심선을 포함하고; 점화자기 스위치는, 점화 자기스위치 플런저와, 점화 자기스위치 플런저와 솔레노이드 중심선 양자 모두를 감싸는 점화 자기스위치 코일을 포함한다.

또한, 솔레노이드는 적어도 2개의 다른 가동코일을 포함한다.

본 발명은 솔레노이드에 일체형 IMS를 활용함으로써, 활용되는 권선양과, 다른 목적으로 활용되도록 IMS에 의해 통상적으로 점유되는 자유공간을 최소화하도록 한다.

본 발명의 다른 장점은 물론, 위에서 언급한 내용은 첨부된 도면에 의거 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드(10)를 도시한 것이다. 솔레노이드(10)는 중심선(24)을 가지는 하우징(12)을 포함한다. 솔레노이드 하우징(12)은 솔레노이드 플런저 접촉부(16)를 가지는 하나 이상의 솔레노이드 플런저(14)를 포함한다. 각 솔레노이드 플런저 접촉부(16)는 배터리 단자 접촉부(battery terminal contact)(18) 및/또는 모터 단자 접촉부(도시되지 않음)와 실질적으로 정렬된다. 일 실시예에서, 각 접촉부는 솔레노이드 하우징(12)의 솔레노이드 캡(20) 안에 배치된다. 배터리 단자 접촉부(18)는 배터리 단자(22)에 대응된다. 상기 솔레노이드 플런저(14)는 실질적으로 솔레노이드 중심선(24)을 따라 하우징(12) 내에 축방향으로 배치된다. 중심선을 따라 더 연장되는 솔레노이드 플런저 접촉부(16)는, 솔레노이드 플런저 접촉부(16)가 플런저(14)에 의해 가이드 플레이트(28)에 형성된 플런저 홀(26)을 통해 진행될 때, 충분한 길이를 가져서 단자 접촉부(18)에 도달하도록 한다. 솔레노이드 플런저 접촉부(16)가 단자 접촉부(18) 방향으로 연장됨에 따라, 솔레노이드 플런저 접촉부(16)는 체적부(30)를 통해 진행된다.

한가지 구조로서, 일체형 점화 자기스위치(IMS)는 하우징(12)의 내부에 적어도 부분적으로 배치되고, 솔레노이드 플런저 접촉부(16)가 단자 접촉부(18)방향으로 연장될때, 그에 의해 일소되는(swept) 체적부(30) 안으로 침투되는 것을 방지하 기 위해 종방향으로 배치된다. 일체형 IMS는 가이드 플레이트(28)에 고정되는 IMS 스토퍼(stopper)(34)를 포함한다. 본 실시예에서, IMS 스토퍼(34)는 가이드 플레이트(28)의 스토퍼 홀(36) 안에 삽입되어 고정되지만, IMS 스토퍼(34)가 본 명세서의 지시범주 내에서 다른 방법으로 고정될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. IMS 플런저(38)와 IMS 단자(40)는 솔레노이드 캡(20) 안에 배치되어, IMS 플런저(38)가 접촉 플레이트(42)를 통해 IMS단자(40)로부터 연장될 때, IMS 플런저(38)는 IMS 스토퍼(34)에 도달하기에 충분한 길이를 가진다. 일부 실시예에서, IMS 플런저(38)는 솔레노이드 플런저(14)에 실질적으로 평행하게 배치되어 구성된다. IMS 플런저(38)는, 일체형 IMS가 가동될 때, IMS 플런저(38)가 IMS 스토퍼(34)에 접촉하도록 IMS 스토퍼(34)와 실질적으로 정렬된다.

IMS는 솔레노이드 하우징(12) 안에 적어도 부분적으로 배치되는 코일(44)을 포함한다. IMS 코일(44)은 에스-단자(S-terminal)(46)에 전기적으로 접속되는데, 이것은 점화 스위치 와이어(48)를 경유하여 차량 점화스위치(도시되지 않음)에 순차적으로 접속된다. 도 1에 도시된 실시예에 따르면, IMS 코일(44)은 하우징(12) 안에 배치되어 구성되어, 그 자기장이 충전되면, 솔레노이드 중심선(24)을 실질적으로 감싸게 된다. IMS 코일(44)을 상기와 같이 구성함으로써, 솔레노이드 구조에서 종래의 IMS 장치의 통상적인 둥근 아이언 코어(iron core)를 제거하더라도 솔레노이드(10)를 가동시키기 위해 IMS 플런저(38)에 대한 충분한 힘이 유지된다. 더욱이, 솔레노이드 중심선을 거의 감싸는 자기장을 가지는 IMS 코일 구조는, 현재의 산업요건에 대해 여기에 개시된 정렬상태에서 필요한 전류레벨을 효과적으로 감소 시킨다. 당업자에 의해 인식되는 이러한 요건들은 제조상의 고려때문에, 통상의 레벨로부터 충분히 감소되었다. 언급된 구조에서, (코일의 크기가 최대화되는) 권선부의 기하학적 구조에 의해 달성되는 IMS코일(44) 권선부의 길이는, 자기적으로 감싸지는 솔레노이드 중심선(24)과 전류레벨 양자 모두가, 예를 들어, 현재의 산업요건인 3.5 내지 4 암페어(amp)로 감소되게 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, IMS 코일(44)은 솔레노이드 접촉부(16)에 의해 체적부(30)가 일소되는 것을 방지하기 위해서, 솔레노이드 플런저(14) 둘레에 실질적으로 인접되게 감긴다(이것은 또한 중심선(24)을 따라 이루어진다). 일부 실시예에서, 코일만이 중심선을 자기적으로 감싸고, 물리적으로는 감싸지 않는 반면에, 다른 실시예에서는 코일이 중심선(24)을 자기적 및 물리적으로 감싸거나 심지어 둘러싼다. 여기에서 사용된 바에 따르면, 용어 "감싸다(encompass)"는 "둘러싸다(surround)"보다 더 포괄적으로 해석되도록 하는 의미이고, 이러한 "감싸다"는 것은 코일이 중심선을 물리적 또는 자기적으로 가로지르거나 또는 중심선을 "둘러싼다(surround)"는 것인 반면에, "둘러싸다(surround)"는 것은 예를 들면, 중심선이 코일의 내부치수 내에 있다는 더욱 협소한 것을 의미한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 IMS 코일(44)은 실질적으로 오각형이고, 상기 설명한 바와 같이, IMS 플런저(38)와 체적부(30)를 자기적으로 감싸는 것은 물론 물리적으로도 감싼다. 도 3에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 따르면, IMS 코일(44)은 실질적으로 U자형 또는 편자형(horseshoe-shaped)일 수 있다. 도 3에서의 IMS 코일(44)은 물리적으로 IMS 플런저를 감싸고, 반면에 IMS 코일(44)의 자기장(50)은 솔레노이드 중심선(24)을 감싼다. 그러나, 여기에 도시된 IMS 코일(44)의 횡단면 구조는 일례이고, IMS 코일(44)의 다른 횡단면 구조가 고려된다는 것이 인식되어야 한다.

다시 도 1을 참조하면, 솔레노이드 코일(52)은 하우징(12) 안에 배치되고, 하나 이상의 솔레노이드 플런저(14) 둘레에 원주방향으로 감긴다. 솔레노이드 코일(52)은 예를 들어, 솔레노이드 와이어(54)에 의해 일체형 IMS에 전기적으로 접속되고, 일부 실시예에서는, 솔레노이드 하우징(12) 안에 완전히 배치된다. 도 4에는 설치된 코일(44)(52)이 추가 도시되어 있다. 다시 도 1을 참조하면, 차량 점화스위치가 가동되면, 배터리 단자(22)로부터 IMS 코일(44) 안으로 전류가 흐른다. IMS코일(44)을 통해 흐르는 전류는 자기장(50)을 생성하는데, 이것은 IMS 플런저(38)가 연장되어서 IMS 스토퍼(34)에 접촉되도록 하여 배터리 단자(22)로부터 솔레노이드 코일(52)로 전류가 흐르게 한다. 따라서, 알 수 있는 바와 같이, 개시된 솔레노이드는 적어도 2개의 다른 가동코일을 포함한다. 하나의 코일은 솔레노이드 플런저를 가동시키고, 다른 하나의 코일은 IMS 플런저를 가동시키며, 양 코일은 솔레노이드 하우징 내에서 적어도 부분적으로 위치된다. 일부 실시예에서, IMS 코일(44)과 솔레노이드 코일(52)은 적어도 하나의 자기통로를 공유한다. 일 실시예에 따르면, IMS 코일(44)과 솔레노이드 코일(52)에 의해 공유되는 자기통로는 가이드 플레이트(28)이다.

도 5는 다른 실시예의 따른 일체형 IMS를 구비하는 솔레노이드(10)를 도시한다. 본 실시예에서, 일체형 IMS는 기계적 파스너(fasteners), 접착제, 용접 또는 기타 다른 수단과 같은 부착장치(affixment arrangement)에 의해 캡(20)에 고정되 고, 단자 접촉부(18) 사이의 반경방향 위치에서 접촉 플레이트(42)의 캡 측면부(56) 상에 완전히 배치된다. 일부 실시예에서, 일체형 IMS는 IMS 홀(60)을 경유하여 캡(20)을 관통하여 캡(20)의 외부로 연장될 수 있다. 캡(20)을 관통하여 연장되는 일체형 IMS의 일부는 IMS 케이스(58)에 의해 둘러싸이게 된다 본 실시예에 따르면, IMS 케이스(58)는 IMS 스토퍼(34), IMS 플런저(38), IMS 단자(40) 및/또는 IMS 코일(44)을 수용할 수도 있다. IMS 커버(62)는 IMS 케이스(58) 안에 일체형 IMS를 둘러싸게 한다. 도시된 바와 같이, 에스-단자(46)는 점화스위치 와이어(48)에 접속하기 위해 IMS 커버(62)를 통해 연장된다. 다른 예로서, 상기 캡(20)은 일체형 IMS 전체를 차지하도록 형성될 수 있다. 솔레노이드(10)에 일체형 IMS를 활용함으로써, 활용되는 권선양과, 다른 목적으로 활용되도록 IMS에 의해 통상적으로 점유되는 자유공간을 최소화하도록 한다.

본 발명의 실시예들은 위에서 설명되었지만, 현재 및 미래 모두에, 다음의 청구범위 내에 있는 여러가지 개선 및 향상이 이루어진다는 것을 당업자는 이해될 것이다. 이러한 청구범위는 먼저 설명된 본 발명의 적절한 보호를 유지하기 위한 것으로 인식되어야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 IMS가 일체화된 솔레노이드를 도시한 횡단면도이다.

도 2는 일 실시예에 따른 IMS 코일을 도시한 횡단면도이다.

도 3은 다른 실시예에 따른 IMS 코일을 도시한 횡단면도이다.

도 4는 도 1의 솔레노이드용 코일 설치상태를 설명하기 위한 사시도이다.

도 5는 IMS가 일체화된 솔레노이드의 다른 실시예를 도시한 횡단면도이다.

Claims

솔레노이드 중심선을 가지는 솔레노이드 하우징;

상기 솔레노이드 하우징 안에 적어도 부분적으로 배치되는 솔레노이드 플런저; 및

점화 자기스위치를 포함하고,

상기 점화 자기스위치는,

상기 솔레노이드 하우징 안에 적어도 부분적으로 배치되는 점화 자기스위치 코일; 및

상기 솔레노이드 플런저와 비동축으로(non-coaxially) 배치되고, 상기 솔레노이드 중심선과 평행한 이동 방향을 가지는 점화 자기스위치 플런저를 포함하고,

상기 점화 자기스위치 코일은 상기 솔레노이드 중심선을 감싸는(encompass) 자기장을 가지는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일은 상기 솔레노이드 중심선을 물리적으로 감싸는(encompass) 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일은 상기 솔레노이드 중심선을 물리적으로 둘러싸는(surround) 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일은 상기 솔레노이드 중심선을 가로지르는(intersect) 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일은, 상기 솔레노이드 하우징과 상기 솔레노이드 중심선에 의해 한정되는 튜브형 안에 수용되고, 점화 자기스위치 코일의 외부에 솔레노이드 중심선을 가지는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일은 실질적으로 U자형인 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일은 각진 기하학적 형상인 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 7에 있어서,

상기 각진 기하학적 형상은 오각형인 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 솔레노이드 플런저는 상기 점화 자기스위치 코일의 자기장 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 솔레노이드 플런저는 상기 점화 자기스위치 코일 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치는 하우징 안에 완전히 배치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

솔레노이드 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 12에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일과 솔레노이드 코일은 공유되는 배터리 단자에 각각 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 12에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일과 솔레노이드 코일은 하나 이상의 자기통로를 공유하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 점화 자기스위치 코일은, 3.5 내지 4 암페어의 전류가 점화 자기 스위치 코일을 통해 흐르도록 배열되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 1에 있어서,

상기 솔레노이드는 차량 스타터 모터와 작동가능하게 소통되는 것을 특징으 로 하는 솔레노이드.
솔레노이드 플런저 및 솔레노이드 중심선과;

점화 자기스위치를 구비하고,

상기 점화 자기스위치는,

상기 솔레노이드 플런저와 비동축으로 배치되고 상기 솔레노이드 중심선과 평행한 이동 방향을 가지는 점화 자기스위치 플런저와;

상기 점화 자기스위치 플런저와 상기 솔레노이드 중심선 양자 모두를 감싸는(encompass) 점화 자기 스위치 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 17에 있어서,

적어도 2개의 다른 가동코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 18에 있어서,

적어도 2개의 코일은, 솔레노이드 코일과 점화 자기스위치 코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 19에 있어서,

상기 점화 자기 스위치 코일은 3.5 내지 4 암페어의 전류가 점화 자기스위치 코일을 통해 흐르도록 배열되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 18에 있어서,

상기 점화 자기 스위치 코일은 솔레노이드 캡 안에 적어도 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
청구항 18에 있어서,

2개 이상의 다른 가동코일은 하나 이상의 자기통로를 공유하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.
점화 자기스위치 코일과 솔레노이드 코일을 구비하고, 상기 점화 자기스위치 코일과 솔레노이드 코일은 하나 이상의 자기통로를 공유하며,

솔레노이드 플런저와 점화 자기스위치 플런저가 비동축으로 배치되고, 상기 점화 자기스위치 플런저는 상기 솔레노이드 플런저와 평행한 이동 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 솔레노이드.