KR20070103018A

KR20070103018A - 열 엔진용 시동기 제어 디바이스

Info

Publication number: KR20070103018A
Application number: KR1020077017910A
Authority: KR
Inventors: 니콜라스 라비; 크리스티앙 모르니우스
Original assignee: 발레오 에뀝망 엘렉뜨리끄 모떼르
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-10-22
Also published as: WO2006082306A1; CN101111675B; EP1844231B1; JP2008528865A; US7804180B2; MX2007009303A; KR101268674B1; US20080211235A1; CN101111675A; FR2881479A1; EP1844231A1; BRPI0606293A2; FR2881479B1

Abstract

본 발명은 여러 권선을 갖는 계자 코일(17) 및 전기자 권선(21)을 갖는 전기 모터(11)를 구비한 열 엔진용 시동기를 제어하는 디바이스에 관한 것으로, 두 개의 권선은 직렬로 접속되며, 단자(36)를 갖는 전력 콘택트(400)를 포함하는데, 이 단자 중 하나(36)는 배터리의 양의 단자(+Bat)에 접속되고 다른 하나(37)는 여러 권선(502, 503 - 701 내지 704)을 갖는 계자 코일(17)에 접속된다. 본 발명의 디바이스는 전력 콘택트(400)가 폐쇄되면 제 1 단계에서 계자 코일(17)의 상기 권선 중 일부를 활성화하는 제 1 수단(500, 501, 502 - 703, 704)과, 전력 콘택트(400)가 항상 폐쇄 상태인 제 2 단계에서 계자 코일(17)의 적어도 더 많은 수의 권선을 활성화하는 제 2 지연 동작 수단(600, 503 - 700, 701, 702)을 포함한다. 본 발명은 차량의 열 엔진 시동기용으로 의도된 것이다.

Description

열 엔진용 시동기 제어 디바이스{DEVICE FOR CONTROLLING A HEAT ENGINE STARTER, SUCH AS THAT OF A MOTOR VEHICLE, AND STARTER COMPRISING ONE SUCH DEVICE}

본 발명은 열 엔진 시동기를 제어하는 장치에 관한 것으로, 특히 직렬 접속되는 계자 권선(a field winding) 및 전기자 권선(an armature winding)을 구비한 전기 모터를 포함하는 모터 차량에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래 시동기(10)는 지지부(16)를 포함하는데, 모터 차량의 고정 부분에 고정되며 전기 모터(11)의 케이싱(15)을 고정적으로 지탱하는 한편 샤프트(24)를 구비하는 전기 모터(11) 위에 평행하고 방사적으로 연장되는 전자기 콘택터(32)의 하우징(33)을 지탱하게 된다.

또한, 시동기는 피니언(pinion, 50)과 드라이버(51) 사이에서 동작하는 프리휠 디바이스(free wheel device, 52)를 구비하는 시동기 헤드(30)와, 샤프트(24)의 축(14)과 자신의 축이 병합되는 출력 샤프트(43)와, 콘택터(32)가 갖는 이동 코어(40)와 시동기 헤드(30)의 드라이버(51) 사이에서 동작하는 피봇팅 제어 레버(a pivoting control lever, 41)를 포함한다.

도 1에서, 디바이스(52)는 스프링의 동작에 따르는 실린더형 롤러를 갖는 종래 프리휠 디바이스이다.

또한, 콘택터(32)는 고정 코어(35), 가동 콘택트(129), 제어 로드(130) 및 지지부에 의해 하우징(33)에 의해 지지되는 적어도 하나의 권선을 구비한 적어도 하나의 여기 코일(B)을 포함한다.

하우징(33)은 이동 코어(40)가 통과하며 고정 코어(35)에 대한 숄더(a shoulder)를 구비한 하우징(33)의 프리엔드(free end)로 크림핑(crimping)하여 고정되는 캡(a cap, 34)에 의해 전면에서 폐쇄되는 하부를 포함하는데, 이는 부합되는 전기 공급 단자(36, 37)를 지탱하는 캡(34)에 의해 반대 방향으로 축방향으로 쐐기 고정되어(axially wedged) 전기 절연 물질로 구성되는 캡 내부에 고정 콘택트(38)를 각각 형성한다.

고정 코어(35)는, 이동 콘택트(129)상에서 동작하게 되는 제어 로드(130)가 통과하는 중앙 보어(a central bore)를 포함한다.

전기 모터(11)는 열 연소 엔진이라고도 하는 열 엔진의 프리휠상의 치형(toothed) 시동기 링(110)을 갖는 시동기 헤더(30)의 피니언(50)의 메싱(meshing)의 후방 유휴 위치와 전방 유휴 위치 사이의 출력 샤프트상의 축상 슬라이딩을 위해 장착되는 시동기 헤드(30)에 결합되는 출력 샤프트(43)를 회전 구동하게 한다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 지지부(16)는 링(110)이 통과할 개구부를 갖는다. 샤프트(43)는 피니언(50)의 이동을 제한하기 위한 정지부(53)를 지탱한다.

전기 모터(11)는 계자 권선 고정자(12) 및 동축으로 장착되는 전기자 회전자(13)를 구비하는데, 고정자(12)는 회전자(13) 주위에 존재하며, 장착되는 샤프트(24)에 고정되어 모터(11)의 샤프트(24)의 후면단의 회전 장착을 위해 기능하는 니들 베어링(29)의 장착을 위한 하우징을 갖는 후방 베어링(28)에 의해 후방에서 폐쇄되는 케이싱(15) 내부에서 회전한다. 후방 베어링(28)은 시동기의 지지부(16)와 베어링(28) 사이에 개재되는 케이싱(15)의 후면단에 대한 중앙 디바이스로서 기능한다. 이 베어링(28)은 지지부(16)에 타이 로드(tie rod, 31)에 의해 연결된다.

여기서, 출력 샤프트(43)의 전면단은 예를 들어 니들 베어링을 구성하는 지지부(16)의 전면 베어링(42)에 장착되며, FR-A-2787833에 개시되어 있는 바와 같이, 출력 샤프트(43)의 후면단은 기어를 갖는 감속자(45)를 구성하는 주전력 트레인(epicyclic train)에 속하는 선 기어(a sun gear, 49)를 형성하도록 구성되는 전기 모터(11)의 샤프트(24)의 전면단의 회전 장착을 위해 기능하는 평평한 베어링(44)의 배열을 위한 리세스(a recess)를 가지며, 이는 출력 샤프트(43)와 전기 모터(11)의 샤프트(24) 사이에 개재된다.

감속자(45)는 회전적으로 부동이며 내측 치형인 고리형 스커트(annular skirt)를 갖는 실린더형 링(46)을 포함한다. 링(46)상의 치형부(48)은 축 배향을 가지며 시동기 헤드(30)의 샤프트(43)의 후면단에 고정되는 횡방향 플레이트에 의해 지탱되는 축들에 대한 회전을 위해 장착되는 플레닛 기어(47)를 사용하여 메 싱(mesh)한다. 링(46)은 모듈 부품이며, 단단한 열가소성 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

제어 레버(41)는 이동 코어(40)에 하우징되며 치형부 대 치형부 스프링(a tooth against tooth spring)으로 지칭되는 로드 및 스프링(131)에 의해 이동 코어(40)에 그 상단부가 결합된다. 이 레버는 피봇 축(54)을 자신의 중간 부분에 포함하여, 감속자(45)의 링(46)의 연장부분에 통합될 수 있다. 링(46)의 연장부분은 피봇 축(54)을 수용하게 되는 세미 실린더형 베어링(56)을 각각 포함하는 하나 또는 2개의 평평한 텅(tongues, 55)을 구성한다. 텅(55)의 후방과 콘택터(52)의 지지면(57) 사이에 남아 있는 공간은 크기 변동을 흡수할 수 있는 탄성체로 구성되는 밀봉 스터드(58)가 차지한다.

레버(41)는 드라이버(51)의 홈에 장착되는 포크(a fork) 형태인 하단부를 갖는데, 출력 샤프트(43)에 의해 지탱되는 외부 나선형 치형부와 상보적 방식으로 맞물리는 나선형 플루트(helical flutes)를 내부에 구비한다. 따라서, 시동기 헤드(30)는 그 피니언(50)에 의해 시동기 링(110)과 맞물리기 위해 중지부(53)에 대해 레버(41)에 의해 이동될 때 나선형 이동으로 구동된다.

시동기(12)는 케이싱(15)에 내부적으로 고정되고 예를 들어 2개의 권선(18)쌍을 포함하는 계자 코일(17)을 포함하는데, 이들은 각각 케이싱(15)에 고정되는 폴 슈(a pole shoe, 19) 주위를 감는다. 폴 슈(19)는 케이싱(15)에 고정된다. 폴 슈(19)는 FR-A-2 611 096에 개시된 바와 같이(도 1) 스크류(20)에 의해 케이싱(15)에 고정된다. 각 권선(18)은 그 두께 방향으로 폴 슈(19) 주위에 감기는 연속 전 기 도전체로 구성되어 증가하는 직경의 동심 연속 감김을 형성하는데 이는 EP A 749 194의 도 2 내지 도 5에서 더 명확히 볼 수 있다. 각 권선(18)의 축은 샤프트(24)의 회전 축(14)과 병합되는 회전자(13)의 축에 대해 방사성(radial)이다.

한 변형예에서, 회전자(13)는 계자 권선의 코일에 속하는 도전 전기 외이어를 수용하도록 통상적인 방식으로 분배되는 축방향(axial) 리세스 또는 그루브를 구비하는 금속 시트 패킷 형태의 몸체를 포함하는데, 이는 예를 들어 FR A 2 726 699에 개시되어 있다.

회전자(13)는 와이어 또는 핀(pins) 형태의 전기 전도체(21)를 장착하기 위한 축방향 리세스 또는 그루브를 구비한 금속 시트 패킷을 포함한다. 이들 전도체(21)는 샤프트(24)에 고정되는 컬렉터(23)에 속하는 도전 블레이드(22)에 접속되는 전기자 권선을 형성하기 위해 함께 접속된다.

전기자 권선(21)은 알려진 방식으로 브러시(brushes, 25)에 의해 계자 권선(17)과 직렬 접속된다.

이들 브러시(25)는 전기자 회전자 권선을 공급하기 위해 콜렉터(23)의 콜렉팅 블레이드(22)상을 문지른다. 방사성으로 배향되는 브러시(25)는 브러시를 유도하고 수용하기 위해 케이지를 구비한 브러시 홀더(26)에 속하는데, 브러시는 스프링(27)에 의해 콜렉팅 블레이드(22)의 방향으로 강제된다. 브러시 홀더(26)는 후방 베어링(28)에 고정된다.

EP B 0 749 194에 개시된 바와 같이, 정지자의 권선(18)의 전도체의 단부는 콘택터(32)와 전기 모터(11) 사이에서 동작하는 다른 권선, 브러시(25) 또는 케이 블(39)과 이 권선의 전기 접속을 허용한다.

예를 들어 4개의 브러시(25)가 제공되는데, 통상적인 방식으로 주변을 둘러싸며(circumferentially) 분배되는데, 즉, 2개의 양극 브러시와 2개의 음극 브러시이다.

더 구체적으로, 콘택터(32)의 단자(36)는 모터 차량의 배터리의 양의 단자에 접속되고, 다른 단자(37)는 케이블(39)에 의해 정지자의 계자 권선(17)의 입력 및 양극의 브러시(25)에 접속된다. 코일(B)이 여기되면, 이동 코어(40)는 고정 코어(35)의 방향으로 자기 인력에 의해 당겨져서 제어 로드(130)의 이동과 시동기 헤드(30)의 제어 레버(41)의 활성화가 동시에 일어나게 함으로써 그 후방 유휴 위치(도 1)와 메싱의 그 전방 위치 사이에 회전적으로, 가능하게는 탄성적으로 접속되는 치형 시동 링(110)을 사용하여 제어 레터의 이동을 제어하고, 예를 들어, 자가용, 대형 수송 차량 또는 열 엔진을 구비한 보트를 구성하는 모터 차량의 열 엔진의 플라이휠을 구비한다.

코어(40)는 이동되면, 축 소거(axial clearance)를 시작한 후, 고정 코어(35)의 중심 홀에 의해 유도되는 제어 로드(130)상에서 동작한다. 이 로드(130)는 이동 콘택트(129)를 지탱하고, 스프링(131)의 예외는 참고하지 않고, 이를 사용하여 스프링의 개입을 갖는 이동 디바이스를 구성하여, 특히 고정 코어(35)에 대한 이동 콘택트(129)의 유휴 위치를 정의하며 유휴 위치로 이동 코어(40)를 복귀시킨다.

알려진 바와 같이, 치형부 대 치형부 스프링(131)은, 전기 모터(11)가 시동 되기 전에 피니언(50)의 치형부가 시동 링(110)상의 치형부 세트의 치형부에 접할 때 이동 코어(40) 및 제어 로드의 이동이 계속되게 할 수 있다.

예를 들어, FR A 2 697 370을 참조하여 더 많은 정보를 얻을 수 있다.

이동 콘택트(129)가 콘택터(32)의 고정 콘택트(38)와 접촉하면(콘택트 38 폐쇄), 전기 모터(11)는 단자(36, 37)를 통해 전기적으로 공급되어 샤프트(24)가 회전하여 출력 샤프트(43)를 구동시킨다.

그러므로, 콘택트(38, 129)는 열 엔진 시동기용의 제어 디바이스에 속한다. 이들 콘택트는 배터리의 양의 단자에 접속되는 전력 콘택트에 속하며, 이것의 폐쇄는 직렬 접속되는 계자 권선(17) 및 전기자 권선(21)을 사용하여 전기 모터(11)로의 전기 공급을 허용한다.

배터리에 접속되는 시동 스위치에 의해 제어될 때 콘택터(32)의 여기 코일(B)을 통해 전달되는 전류는 대략 80 내지 100A이며, 이 전류는 이동 콘택트(129)에 의해 콘택트(38)가 폐쇄되면 전기 모터(11)에서 1000A에 도달할 수 있고, 콘택터의 전기도는 예를 들어 참조될 FR A 2 679 717의 도 1에서 볼 수 있는데, 코일(B)은 흡인 및 유지 권선 또는 단일 권선을 포함할 수 있으며, 이는 본 명세서의 도 3 및 도 4에 각각 도시되어 있다.

따라서, 고정 콘택트(38)는 이동 콘택트(129)에 의해 폐쇄되면 배터리의 전압 강하와 함께 전류 피크가 발생한다.

이 전류 피크는 피니언(50)이 자신과 콘택할 때 피니언(50)의 토크 피크 및 치형 시동 휠(110) 깎임 위험성(risk of shaving)을 초래한다.

일반적인 관점에서, 이 전류 및 토크 피크는 열 엔진의 크랭크샤프트(crankshaft)와 같은 시동기의 전기 모터와 출력 샤프트 사이에서 동작하는 이동 전송 디바이스의 저하를 일으킨다.

또한, 이 전류 피크는 브러시(25)의 전류 피크를 일으키는데, 이는 이들의 서비스 수명을 감소시키는 성질이다.

또한, 이동 콘택트(129)가 고정 콘택트(38)에 우발적으로'고착될'위험이 존재한다.

본 발명의 목적은 전술한 결점을 해결하는 열 엔진 시동기용의 제어 디바이스를 제공하는 것으로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 전술한 종류의 제어 디바이스는 전력 콘택트가 폐쇄되면 제 1 단계에서 계자 코일의 권선 중 일부를 활성화하는 제 1 수단과, 전력 콘택트가 여전히 폐쇄 상태인 제 2 단계에서 계자 코일의 적어도 더 많은 수의 권선을 활성화하는 제 2 지연 동작 수단을 포함한다.

열 엔진 시동기는 본 발명에 따른 제어 디바이스를 포함한다.

본 발명에 의해, 전력 콘택트가 폐쇄되면, 초기 전류 피크를 전달하는 중요한 단계에서 최대 코트의 초과 값 및 단락-회로 전류가 존재하지 않는다.

따라서, 전기 모터는 초기에 더 느린 속도로 회전하는데, 계자 코일의 권선 일부가 활성화되기 때문이다.

시동기의 전기 모터와 크랭크샤프트와 같은 열 엔진의 출력 샤프트 사이에서 동작하는 이동 전송 디바이스의 열화가 방지된다.

그러므로, 치형 시동 링을 포함하는 이동 전송 디바이스에서, 시동기 헤드의 피니언에 의한 시동 링의 깎임(shaving)이 예방된다.

또한, 브러시에 대한 이른 마모뿐만 아니라 콘택트의 우발적 고착도 예방된다.

배터리의 전압 강하가 적으므로 차량 보드상에 설치되는 컴퓨터의 리셋이 방지되는데, 특히 열 엔진을 제어하는 컴퓨터의 리셋이 방지된다.

일실시예에서, 제 2 수단은 어떤 시간 지연 후에 전환하는 지연-동작 스위치를 포함한다.

일실시예에서 권선은 저항과 직렬로 접속된다. 이 경우에 제 1 수단은 저항에 대해 병렬로 접속되는 제 2 스위치를 포함하며, 제 2 지연 동작 스위치는 제 2 수단과 관련되고 권선 일부에 대해 병렬로 접속된다.

제 1 스위치는 제 2 스위치에 결합되어 제 2 단계에서 폐쇄되며, 제 2 스위치는 제 2 단계에서 개방된다.

다른 실시예에서, 권선은 병렬인 브랜치에 장착되고, 제 2 수단의 스위치는 브랜치 중 하나에 장착된다.

시동기의 서비스 수명은 일반적인 관점에서 그 신뢰성과 함께 증가된다.

열 엔진의 중지-시작 기능을 수행하는 시동기를 사용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 시동기와 열 엔진의 출력 샤프트 사이에서 동작하는 이동 전송 디바이스가 벨트와 풀리(pulleys)를 갖는 디바이스 또는 체인 및 사슬 바퀴(sprocket wheels)를 갖는 디바이스를 포함하는 해결책에 적용된다.

이 경우, 일실시예에서, 프리휠 디바이스는 예를 들어 구동 풀리 또는 구동 사슬 바퀴에 제공되어 이동 전송 디바이스상의 마모가 최소화된다.

본 발명에 의해 배터리 선택에 관한 큰 허용 범위가 존재한다.

한정적이지 않은 예로 주어지며 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예의 다음 상세한 설명으로부터 다른 장점 및 특징이 보다 분명해질 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 공지된 시동기의 축방향 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 열 엔진 시동기를 제어하는 디바이스의 전기 도면이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 대한 열 엔진 시동기를 제어하는 디바이스의 전기 도면을 도시하고 있다.

도 4는 시간의 함수로서 전기 모터의 토크를 도시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 3에 유사한 도면이다.

도 6은 도 5의 실시예의 2개의 스위치를 구비한 전기 모터의 개략적인 도면이다.

도 2 내지 도 6에서, 도 1의 요소와 공통되거나 유사한 것은 동일한 참조 부호를 할당할 것이다.

열 엔진, 특히 도 3 및 도 5에 기호적으로 도시된 브러시를 통해 직렬로 접속되는 계자 코일 및 전기자를 갖는 전기 모터를 구비한 모터 차량 열 엔진용의 시동기를 위한 제어 디바이스는 도 1에 도시된 바와 같이 전력 콘택트 및 시간 지연, 즉, 동작 지연 제어를 갖는 적어도 하나의 보충 콘택트 또는 스위치를 포함한다.

이 스위치는 보조 스위치의 기능을 수행한다.

전력 콘택트(400)는 도 1의 종류이므로 하나 또는 둘의 권선을 갖는 여기 코일(B)를 포함하는 전자기 콘택터(32)를 사용하며(도 2), 배터리의 양의 단자(+Bat)에 접속되는 시동 스위치(200)에 의해 활성화된다. 예를 들어, 모터 차량의 점화 키 또는 시동 카드에 의해 폐쇄되는 시동 스위치(200)의 폐쇄는 제어 로드/이동 콘택트 디바이스 및 제어 레버를 활성화하는 여기 코일(B)로의 전기 공급 및 이동 코어의 이동을 허용한다.

콘택터의 이동 콘택트(129)가 단자(36,37)의 고정 콘택트와 접촉하면, 전력 콘택트(400)는 폐쇄되고 전기 모터(11)는 도 3 및 5에 개략적으로 도시된 브러시(25)를 통해 그 직렬인 권선(17, 21)에 의해 전기적으로 공급된다.

당연히 브러시 쌍의 수는 애플리케이션에 의존한다. 예를 들어, 2, 4 또는 6개의 브러시가 시동기의 크기에 따라 제공될 수 있다.

본 발명은, 예를 들어 적색등에 열 엔진이 정지되고 재시동할 때 차량의 열 엔진을 정지시키게 되는 시동 디바이스를 포함하는 시동기의 관점에서 장점을 지니는데, 이 기능은 정지-시작(Stop-Start) 기능이라 한다.

이 경우, 참조할 FR A 2 795 884에 개시된 바와 같이, 도 2에서 여기 코일(B)은 PWM이라는 펄스 폭 변조 타입의 펄스-코드 트랜지스터(T1)에 의해 공급되며, 트랜지스터(T1)는 예를 들어 와이어 타입의 전기 접속(301)에 의해 시동 스위치(200)에 접속되는 마이크로컨트롤러(300)에 의해 제어된다.

그러므로, 전력 콘택트(400)는 마이크로컨트롤러(300)에 의해 제어되며, 이는 하나의 특성에 따라 적어도 전술한 보충 스위치를 제어한다.

이는 후술할 바와 같이 본 발명에 따른 제어 디바이스가 시동기의 서비스 스명을 증가시킬 수 있게 한다는 사실에 의해 가능해 진다.

당연히 마이크로컨트롤러의 존재가 필수적이지는 않다.

일반적인 관점에서, 본 발명에 따른 제어 디바이스는 다음 결함을 크게 감소시킬 수 있다.

- 전력 콘택트(400)가 폐쇄될 때 과도하게 높은 토크 피크로 인한 시동기 헤드의 피니언에 의한 시동 링의 깎임

- 전기 모터가 시동될 때 반복되는 전류 피크의 정착을 통한 브러시상의 이른 마모; 이들 동일한 전류 피크의 우발적인 차단에 의한 콘택트(38, 29)의 우발적인 고착

본 발명에 의해 모터 차량의 엔진을 제어하는 컴퓨터의 리셋 또한 예방되는데, 예를 들어 인젝션(injection), ABS 또는 임의의 다른 컴퓨터와 같은 컴퓨터가 전력 콘택트(400)가 폐쇄될 때 초기 전류 피크로 인한 과도하게 낮은 배터리 전압을 발생시켜서 배터리 전압이 크게 강하하는 것에 의한다.

본 발명에 의해 간단하고 경제적인 방식으로 시동기의 서비스 수명 및 신뢰성이 증가된다.

더 구체적으로, 도 2에서 450으로 표시된 본 발명에 따른 제어 디바이스는 짧은 시간 지연 후에 한 모드에서 다른 모드로의 경로를 갖는 2개의 동작 모드 또는 단계를 사용한다.

제 1 실시예 또는 동작 단계에서, 전력 콘택트(400)가 폐쇄되면, 계자 코일(17)의 권선 일부가 연관된다.

전력 콘택트가 여전히 폐쇄되는 제 2 동작 모드 또는 단계에서, 짧은 시간 지연 후에, 계자 코일(17)의 더 많은 수 또는 모두가 연관된다.

이 짧은 시간 지연은 시동기의 전기 모터에 의한 열 엔진을 구동하는 시퀀스의 끝에 대응하는 시간보다 작은 시간 지연에 대응한다.

제 1 실시예(도 3)에서, 제어 디바이스(450)는 2개의 스위치(500, 600), 바람직하게는 전자기 타입 스위치를 포함한다. 이들 스위치는 결합되어 하나가 폐쇄되면 나머지가 개방되며, 시간 상수를 갖는다.

도 3의 실시예에서, 직렬 접속되는 계자 코일과 전기자 코일을 갖는 전기 모터(11)용의 제어 디바이스의 전기 회로는 계자 코일의 권선(502, 503)외에 추가 저항(501)을 포함한다.

제 1 스위치(500)는 저항기(501)의 단자(504, 505) 사이에 병렬로 접속된다.

제 2 스위치(600)는 계자 코일의 권선(502, 503)의 제 2 부분(503)에 대해 병렬이며, 이 부분(503)의 단자(506, 507) 사이에 접속된다.

계자 코일의 권선의 제 1 부분(502)은 단자(505)와 단자(506) 사이에 장착되고, 계자 코일의 권선의 2개의 부분(502, 503)은 직렬로 접속된다.

따라서, 전력 콘택트(400)가 폐쇄되면, 제 1 스위치(500)는 개방되고 제 2 스위치는 폐쇄된다.

그러므로, 제 1 동작 단계에서, 전류는 계자 코일의 권선의 저항(501) 및 제 1 부분(502)을 통과하는데, 이는 제 2 스위치(600)가 폐쇄되어 이들 권선의 제 2 부분(503)이 단락 회로로 되기 때문이다.

그러므로, 전기 모터(11)의 단자에서의 저항 증가 및 유도 자속의 감소가 존재하는데, 이는 권선의 제 1 부분(502)이 활성화되어, 즉, 전기적으로 공급되어 서비스되기 때문이다.

그러므로, 이 동작 모드는 대량 유출된(defluxed)'수퍼-저항성' 동작 모드이다.

따라서 모터(11)의 최대 토크가 감소된다. 동일한 것이 단락 회로 전류 및 유용한 전력에 적용된다.

전력 콘택트(400)가 여전히 폐쇄되고, 제 2 동작 단계에서, 시간 지연 끝부분에, 제 2 스위치(600)는 개방되고 제 1 스위치(500)는 폐쇄되어 저항(501)은 단락 회로되고 계자 코일의 권선의 제 2 부분(503)은 활성화된다.

그러므로, 제 2 동작 모드 동안에, 계자 코일의 더 많은 수의 권선 또는 계 자 코일의 모든 권선에 공급이 존재하고 전기 모터(11)의 단자의 저항이 감소된다.

제 2 동작 모드는 정상 동작 모드이다.

이 제 2 모드 또는 제 2 단계 동안, 전기 모터의 최대 토크의 증가가 발생할 뿐만 아니라, 단락 회로 전류 및 유용한 전력의 증가도 발생하는데, 이는 시간 지연의 끝부분과 시동기에 의한 열 엔진의 구동 시퀀스 끝부분 사이에 존재한다.

전술한 바로부터 당연히 저항(501)이 권선의 제 2 부분(503)의 저항보다 큰 것이 바람직하다는 것이 분명하다.

도 4는 이를 도시하고 있다. 이 도면은 y축에는 전기 모터에 의해 감소된 토크를 표시하고 x축에는 시간을 표시한다.

곡선(601)은 도 2의 전력 콘택트(400)의 폐쇄 직후의 토크 피크(603)를 갖는 종래 기술의 곡선이다.

곡선(602)은 토크 피크(603)보다 상당히 낮은 도 2의 전력 콘택트(400)의 폐쇄 직후의 토크 피크(604)를 갖는 본 발명에 의해 얻어지는 곡선이다.

곡선(602)의 토크는, 예를 들어 5와 200ms(밀리초) 사이에 존재하는 시간 지연(607)의 끝부분 후에 어떤 값(605)으로 감소되고 나서 두 번째 값(606)으로 증가한다.

토크(606)가 토크(604)보다 높다는 것을 주목해야 한다.

당연히 이는 특히 시간 지연에 의존하여 토크(606)는 토크(604)와 동일하거나 작을 수 있다.

시동기 헤드의 피니언은 시동 링의 치형부 세트의 치형부와 맞물리지 않을 때에는 시동 링에 비해 낮은 속도로 회전한다는 것을 인식할 것이다.

그러므로, 깎임 위험성이 크게 감소된다.

시간 지연의 끝부분에서, 피니언은 모든 경우에 시동 링의 치형부와 맞물린다.

한 변형예에서, 계자 코일의 권선은 병렬로 장착되며, 도 5에서 이를 볼 수 있다.

이 도 5에서, 제 1 스위치는 도 2의 전력 콘택트(400)이다. 이 스위치의 단자(36)는 배터리의 양의 단자에 접속되고 단자(37)는 병렬로 장착되는 계자 코일의 권선의 2개의 브랜치에 접속된다.

브랜치는 전력 콘택트(400) 및 전기 모터(11)의 각각의 단자(37과 370) 사이에 병렬로 장착되거나, 더 구체적으로는 그 브러시(25)에 장착된다.

그러므로, 2개의 브랜치는 전력 콘택트의 출력 단자(37)와 전기 모터(11)의 아머처의 입력 단자(370) 사이에 직렬로 장착된다.

제 2 브랜치는 제 2 기연 동작 스위치(700)를 포함하는데, 콘택트(440)와 같은 전자기 타입의 것이며, 권선의 제 1 부분을 구성하는 계자 코일의 권선(701, 702)과 직렬 접속된다.

제 1 브랜치는 계자 코일의 권선의 제 2 부분, 즉, 권선(703, 704)를 포함한다.

그러므로, 권선(701, 702 및 703, 704)은 병렬로 접속된다.

콘택트(400)가 폐쇄되면, 스위치(700)가 개방되어 권선(703 및 704)만이 활 성이다.

시간 지연의 끝부분에서, 스위치(700)가 폐쇄되어 모든 권선이 활성이다

한 특성에 따르면, 제어 디바이스는 전력 콘택트(400)가 개방될 때 스위치(700)가 개방되도록 구성된다.

도 6은 전기 접속부를 도시하는데, 와이어 타입의 것이다.

고전력 접속(302, 706, 707 및 708) 및 저전력 접속(301 및 705), 즉, 제어 접속에서 볼 수 있다. 접속(301 및 302)은 도 2의 것에 대응한다. 접속(707 및 706)은 전력 콘택트(400)의 단자(37)를 권선(703, 704)에 각각 접속시키고, 보조 스위치를 구성하는 스위치(700)의 출력 단자(709)(도 5)를 권선(703, 704)에 접속시킨다.

접속(708)은 스위치(700)의 입력 단자(710)에 콘택트(400)의 출력 단자(37)를 접속시킨다. 접속(708)은 콘택트(400)의 여기 코일(B)과 스위치(700)의 여기 코일(711) 사이의 제어 접속이다.

이해될 바와 같이, 콘택트(400) 및 스위치(700)는 시동기의 전기 모터 외부에 장착되고, 케이블(39)은 생략된다. 한 변형예에서, 이들은 전기 모터 및/또는 시동기 지지부에 장착된다.

시간 지연은 전자기 타입의 스위치(600, 700)의 여기 권선 외에도 저항 및 캐패시터를 사용하는 시간 지연 회로에 의해 구현되는 일실시예에 존재한다.

따라서, 예를 들어 도 5에서, 스위치(700)의 폐쇄는 저항 및 스위치(700)의 접합 전압까지 충전되는 캐패시터를 갖는 회로에 의해 시간 지연된다.

한 변형예에서, 더 완전한 전자 회로를 구성할 수 있는데, 캐패시터는 저항 및 트랜지스터의 베이스에 의해 충전된다.

한 변형예에서, 시간 지연 회로는 마이크로컨트롤러(300)에 속하고, 이 이유로 스위치(700)의 코일(711)을 갖는 접속(705)이 도 2에 도시되어 있다.

결과적으로, 스위치(700)는 시동 스위치(200)의 개방에 이어 전력 콘택트(400)가 개발될 때 개방된다.

한 변형예에서, 시간 상수는 외부 제어 디바이스에 의해 정의된다.

한 변형예에서, 이 시간 상수는 스위치(700) 자체에 의해 정의되는데, 즉, 전가지 스위치의 여기 코일의 스프링 및 저항에 의해 정의된다.

유사하게, 마이크로컨트롤러(300)는 스위치(500, 600)를 제어할 수 있으므로 어떤 시간 지연 후에 이들의 폐쇄 및 개방을 각각 제어한다.

모든 조합이 가능하다.

권선의 저항은 낮은데, 예를 들어 부분(703, 704 또는 702, 701)에 대해 4밀리옴이라는 것을 주목해야 한다. 그러므로, 2개의 동작 단계 사이의 저항의 변동은 2밀리옴이다.

저항의 변동은 1과 50 밀리옴 사이에 존재하도록 선택되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 3에서, 2 내지 4 밀리옴이 권선(502, 503)의 저항에 대한 추가 저항으로서 선택된다.

상세한 설명 및 도면으로부터 명백한 바와 같이, 도 5의 실시예는 도 3과 비교할 때 장점으로 지니는데, 하나의 스위치 및 하나의 추가 저항이 절감되기 때문 이다.

당연히 본 발명은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니다.

따라서, 권선의 수에 따라 제 2 스위치(600, 700) 후에 개발되는 추가 지연 동작 스위치를 제공할 수 있다.

제 1 단계에서, 권선의 제 1 부분이 포함되고 제 2 단계에서 권선의 제 2 부분이, 최종적으로 제 3 단계에서 모든 권선이 연관된다.

예를 들어, 도 5에서 하나 이상의 권선 및 추가 스위치를 갖는 보충 브랜치를 제공할 수 있다.

도 3 및 도 5는 전기자 권선에 전기 접속되는 도 1의 콜렉터에 대해 문지르는 전기 모터(11)의 브러시(25)를 기호적으로 도시하고 있다는 것을 주목해야 한다. 이들 브러시는 전기자와 계자 권선을 직렬로 접속시킨다.

본 발명에 따르면, 열 엔진, 특히 모터 차량 열 엔진용 시동기를 위한 제어 디바이스로서, 직렬로 접속되는 계자 권선(17) 및 전기자 권선(21)을 갖는 전기 모터(11)를 구비하며, 한 단자(36)는 배터리의 양의 단자(+Bat)에 접속되고 다른 단자(37)는 여러 권선(502, 503 - 701 내지 704)을 갖는 계자 코일(17)에 접속되는 전력 콘택트(400)를 포함하는 제어 디바이스는, 제 1 단계에서 전력 콘택트(400)가 폐쇄되면 계자 코일(17)의 권선 일부를 활성화하는 제 1 수단(500, 501, 502-703, 704)과, 전력 콘택트가 여전히 폐쇄되는 제 2 단계에서 계자 코일(17)의 적어도 더 많은 권선을 활성화시키는 제 2 지연-동작 수단(600, 503-700, 701, 702)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

계자 코일의 권선은 활성화될 때 전기적으로 공급된다.

당연히 한 변형예에서, 전력 콘택트를 제어하는 FR A 2 679 717의 제어 디바이스를 사용할 수 있다.

당연히 시동기는 임의의 종류일 수 있다.

따라서, 한 변형예에서, 콘택터(32)는 전기 모터 및/또는 시동기 지지부에 본 발명에 다른 제어 디바이스를 일체화하기 원할 때 특히 전기 모터(11)의 후방 또는 전방으로 연장될 수 있다.

전기 모터의 전방에 콘택터가 존재하는 경우, 시동기 헤드는 이동 코어의 역할을 수행하며 코일 (B)에 대한 지지부를 갖는 에어 갭을 정의하는 실린더형 외부면을 갖는 스커트를 유리하게 갖는다.

그 후, 시동기 헤드의 이동은 전자기 타입의 제어 수단에 의해 제어되고, 스커트 및 구동기의 재료는 대응하게 선택된다.

한 변형예에서, 제어 레버(41)의 이동은 전기 모터에 의해 제어되고 나서, 콘택터(32)는 더 이상 이동 코어를 갖지 않으므로 간단해 진다.

한 변형예에서 샤프트(24)는 출력 샤프트와 병합되어 감소 기어(45)의 존재는 필수적인 것이 아니다.

이 감소 기어는 샤프트(24 및 43)의 축이 방사적으로 오프셋되도록 구성될 수 있다.

한 변형예에서 브러시(25) 및 콜렉터(23)는 축방향으로 배향된다.

한 변형예에서, 피니언(50)은 지지부 외부에 배열되는 이머징 피니언(an emerging pinion)이고, 이는 FR-A-2745855에 도시되어 있다.

한 변형예에서, 프리휠 디바이스(52)는 예를 들어 FR-A-2772433 및 FR-A-2826696에 개시된 마찰 클러치를 구비한다.

한 변형예에서, 시동기 헤드의 피니언은, 예를 들어 2003년 7월 28일에 출원된 FR 0350376에 개시된 바와 같이 벨트를 갖는 이동 전송 디바이스의 구동되는 풀리(pulley) 및 구동하고 구동되는 풀리에 속하는 이발을 사용하여 메싱하고록 되는데, 이 종류의 시동기를 벨트 시동기라 한다.

당연히 한 변형예에서 벨트 시동기는 시동기 헤드를 가지지 않으며, 그 출력 샤프트는 구동되는 풀리를 구동하게 되고, 프리휠은 구동 풀리에 일체화되는데, 이는 예를 들어 JP A 2001-153010에 개시되어 있다.

한 변형예에서, 벨트 시동기는 교류 발전기와 함께 장착될 수 있는데, 그 출력 샤프트는 기어에 의해 중간 샤프트에 접속되고, 중간 샤프트와 열 엔진의 크랭크샤프트와 같은 출력 샤프트 사이에서 동작하는 벨트 및 풀리를 갖는 이동 전송 디바이스의 구동되는 풀리에 자체 접속된다. 이 경우, 중간 샤프트는 기어에 맞물림 해제 가능하게(disengageably) 접속되는 교류 발전기의 샤프트이며, 예를 들어 US A 6 378 479 및 FR A 1 477 763에 개시되어 있다.

모든 경우에 벨트 시동기는, 시동기의 출력 샤프트와 열 엔진 크랭크샤프트와 같은 출력 샤프트 사이의 이동 전송 라인에서 동작하는 풀리 및 벨트를 갖는 이동 전송 디바이스를 그 출력 샤프트에 의해 직접 또는 간접적으로 구동하도록 개조된다.

한 변형예에서, 풀리 및 벨트는 체인 및 사슬 바퀴(sprocket wheels)로 교체된다.

본 발명에 의해 이동 전송 디바이스상의 마모가 감소되므로 이 모든 것이 가능하게 된다.

Claims

여러 권선(windings)을 갖는 계자 코일(a field coil, 17)과 직렬로 장착되는 전기자 코일(an armature coil, 21)을 갖는 전기 모터(11)를 구비하고, 단자(36, 37)를 구비한 전력 콘택트(400)를 포함하되, 상기 단자 중 하나(36)는 배터리의 양의 단자(+Bat)에 접속되고 다른 하나(37)는 여러 권선(502, 503 - 701 내지 704)을 갖는 상기 계자 코일에 접속되는 열 엔진용 시동기를 제어하는 디바이스로서,

상기 전력 콘택트(400)가 폐쇄되면 제 1 단계에서 상기 계자 코일(17)의 상기 권선 중 일부를 활성화하는 제 1 수단(500, 501, 502 - 703, 704)과,

상기 전력 콘택트(400)가 여전히 폐쇄 상태인 제 2 단계에서 상기 계자 코일(17)의 적어도 더 많은 수의 권선을 활성화하는 제 2 지연 동작 수단(600, 503 - 700, 701, 702)을 포함하는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 지연 동작 수단은 제 2 단계에서 상기 계자 코일(17)의 모든 상기 권선을 활성화하도록 구성되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 2 항에 있어서,

시간 지연 제어를 갖는 적어도 하나의 보충 스위치를 포함하는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 수단은 시간 지연 후에 전환하는 지연-동작 스위치(600, 700)를 포함하는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 계자 코일(17)의 상기 권선은 저항(501)과 직렬로 접속되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 수단은 상기 저항(501)에 대해 병렬로 접속되는 제 1 스위치(500)를 포함하고,

지연-동작 스위치는 상기 제 2 수단과 관련되며 상기 권선(503)의 부분에 대해 병렬로 접속되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 스위치(500)는 상기 제 1 단계 동안 폐쇄되고 상기 제 2 스위치(600)는 상기 제 2 단계 동안 개방되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 계자 코일(17)의 상기 권선(701 내지 704)은 상기 전력 콘택트(400)에 병렬 접속되는 브랜치에 장착되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 8 항에 있어서,

상기 제 2 수단에 속하는 제 2 지연-동작 스위치(700)는 상기 계자 코일(17)의 적어도 하나의 권선과 직렬인 상기 브랜치 중 적어도 하나에 장착되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 8 항에 있어서,

상기 전력 콘택트(400)가 개방되면 상기 제 2 스위치(700)가 개방되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 전력 콘택트(400)는, 상기 제 2 수단에 속하는 스위치를 시간 지연을 두고 제어하는 마이크로컨트롤러에 의해 제어되는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 지연-동작 수단은, 상기 전기 모터(11)에 의한 상기 열 엔진의 구성 시퀀스의 끝부분에 대응하는 시간보다 작은 시간 지연 후에 동작하는

열 엔진용 시동기 제어 디바이스.