KR101020736B1

KR101020736B1 - 압전소자를 이용한 구동력 제어장치

Info

Publication number: KR101020736B1
Application number: KR1020040110037A
Authority: KR
Inventors: 정대우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2011-03-09
Also published as: KR20060072188A

Abstract

본 발명은 압전소자를 이용한 구동력 제어장치에 관한 것으로서, 특히, 허브와 드라이브샤프트 사이에 코일과 압전소자를 추가로 마련하여, 발생되는 유도기전력을 통하여 압전소자를 신축시켜 드라이브샤프트의 슬립량을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로서, 허브(500)의 내주연에 원통형상으로 배선된 코일(100)과; 상기 코일(100)의 내주연에 반원통 형상으로 이분되어 마련되되, 상기 코일(100)로부터 전원을 공급받는 압전소자(200)와; 상기 압전소자(200)의 내주연에 지지되는 클러치부재(300)와; 상기 허브(500)를 관통하여 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 자화된 드라이브샤프트(400)로 구성되어, 차량의 주행안정성 및 상품성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

허브, 코일, 압전소자, 클러치부재, 드라이브샤프트, 구동력, 슬립

Description

압전소자를 이용한 구동력 제어장치{Traction control device for utilizing a piezo-electric element}

도 1은 본 발명의 압전소자를 이용한 구동력 제어장치를 도시하는 도,

도 2는 본 발명의 압전소자를 이용한 구동력 제어장치에 대한 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 코일 200 : 압전소자

300 : 클러치부재 400 : 드라이브샤프트

500 : 허브

본 발명은 압전소자를 이용한 구동력 제어장치에 관한 것으로서 특히, 허브와 드라이브샤프트 사이에 코일과 압전소자를 추가로 마련하여, 발생되는 유도기전력을 통하여 압전소자를 신축시켜 드라이브샤프트의 슬립량을 제어하기 위한 장치 로써, 차량의 주행안정성 및 상품성을 향상시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 TCS(traction control system)란 엔진의 여유 출력을 제어하는 시스템으로 눈길 등의 미끄러지기 쉬운 노면에서 가속성 및 선회안정성을 향상시키는 슬립콘트롤(slip control) 기능과 일반도로에서의 주행중 선회 가속시 차량의 횡가속도 과다로 인한 언더 및 오버 스티어링을 방지하여 조향성능을 향상시키는 트레이스콘트롤(trace control) 기능이 있는 시스템을 말한다.

이러한 TCS는 크게 엔진출력을 제어하는 형태 및 브레이크압을 제어하는 형태, 또는 상기한 엔진출력과 브레이크압을 동시에 제어하는 형태로 제어되며, 전자인 엔진출력을 제어하는 형태는 통상 점화시기나 연료분사량을 제어함으로써 달성되고, 후자인 브레이크압을 제어하는 형태는 ABS 브레이크가 장착된 차량에서만 이루어질 수 있다.

그러나, 상기한 기존의 TCS에 있어서 엔진출력을 제어하는 형태는 현재의 주행상황에 맞는 엔진출력으로 제어하기 위하여 점화시기를 적절하게 지연시키거나 적절한 양의 연료를 분사시키기 위한 제어로직이 매우 복잡할 뿐 아니라, 응답속도가 늦으며, 브레이크압을 제어하는 형태는 ABS 이씨유가 전륜과 후륜의 휠 스피드를 비교하여야 하기 때문에 오직 ABS 브레이크가 장착된 차량에만 적용할 수 있다는 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 허브와 드라이브샤프트 사이에 코일과 압전소자에 의하여 드라이브샤프트에 선택적으로 마찰력을 가하는 클러치를 마련하여, 코일에서 발생되는 유도기전력을 통하여 압전소자를 신축시켜 클러치를 단속함으로써 드라이브샤프트의 슬립량을 간단한 구조로 용이하게 제어할 수 있어 차량의 주행안정성 및 상품성을 향상시킬 수 있도록 하는 압전소자를 이용한 구동력 제어장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 허브의 내주연에 원통형상으로 배선된 코일과; 상기 코일의 내주연에 반원통 형상으로 이분되어 마련되되, 상기 코일로부터 전원을 공급받는 압전소자와; 상기 압전소자의 내주연에 지지되는 클러치부재와; 상기 허브를 관통하여 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 자화된 드라이브샤프트로 구성함으로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 압전소자를 이용한 구동력 제어장치를 도시하는 도이며, 도 2는 본 발명의 압전소자를 이용한 구동력 제어장치에 대한 작동상태도이다.

본 발명의 압전소자를 이용한 구동력 제어장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 허브(500)의 내주연에 원통형상으로 배선된 코일(100)과; 상기 코일(100)의 내주연에 반원통 형상으로 이분되어 마련되되, 상기 코일(100)로부터 전원을 공급받는 압전소자(200)와; 상기 압전소자(200)의 내주연에 지지되는 클러치부재(300)와; 상기 허브(500)를 관통하여 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 자 화된 드라이브샤프트(400)로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 압전소자를 이용한 구동력 제어장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 자화된 드라이브샤프트(400)와 허브(500) 사이에 코일(100)을 배선하여 유도기전력을 생성시켜 압전소자(200)에 공급함으로써, 간단한 구조로 차량의 드라이브샤프트(400) 구동력을 제어할 수 있는 것이다.

이때, 드라이브샤프트(400)를 회전 가능하게 차체에 지지하는 허브(500)의 원통형 내주면에는 도넛 형상으로 코일(100)이 권선되어 있으며, 상기 코일(100)의 안쪽에는 절반으로 이분된 압전소자(200) 및 클러치부재(300)가 마련되어 있다.

여기에서, 상기 클러치부재(300)의 내주면과 상기 드라이브샤프트(400)의 외주면 사이 간격은 1mm 이하로 미세하게 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 자석과 같이 자화되어 있는 상기 드라이브샤프트(400)가 코일(100)의 내부에서 등속이 아닌 급가속 회전함에 따라, 상기 코일(100)에 유도기전력이 발생하게 되며, 발생된 유도기전력은 교류 형태로 상기 압전소자(200)에 공급되는 것이다.

이때, 상기 압전소자(200)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 이온결정은 외부에서 특정 방향으로 힘을 가하면 내부에서 발생하는 응력에 대응하여 한편에는 +, 다른 편에는 -의 전기를 띠게 되어 전압이 발생되며, 이러한 현상을 압전 정효과라 하고, 이와 반대로, 결정체에 외부로부터 전압을 걸어주면 결정은 왜곡현상을 일으키게 되는데, 이러한 현상을 압전 역효과라 한 다.

즉, 압전 효과란 특수한 결정에 기계적 압력을 인가하면 전극면에 전하가 발생하는 효과(압전 정효과)와 전기적 입력을 인가하면 결정이 전기적 신호에 따라 기계적 왜형이 발생하는 효과(압전 역효과)로 구분된다.

상기와 같이, 기계적인 힘(응력)을 전기적 신호(전압)로, 또는 전기적 신호를 기계적인 변형으로 변환시키는 것으로 이와 같은 성질을 갖는 물질을 압전소자(200; piezo-electric element)라 하는 것이다.

이러한 압전소자(200)의 특성에 따라, 코일(100)에서 생성된 유도기전력이 상기 압전소자(200)에 공급되면, 상기 압전소자(200)는 도 1과 같이 팽창하였다가 도 2와 같이 수축하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 압전소자(200)가 도 1에 도시된 바와 같이 팽창할 경우, 상기 압전소자(200)의 내주연에 마련된 클러치부재(300)가 드라이브샤프트(400)와 접촉하게 되어 마찰력을 증대시킴으로써, 상기 드라이브샤프트(400)의 회전속도를 저감시키게 된다.

반대로, 상기 압전소자(200)가 도 2에 도시된 바와 같이 수축할 경우, 상기 압전소자(200)에 마련된 클러치부재(300)가 드라이브샤프트(400)와 접촉하지 않게 되어 마찰력을 저감시킴으로써, 상기 드라이브샤프트(400)의 슬립량을 증대시키게 되는 것이다.

이와 함께, 상기 코일(100)로부터 압전소자(200)에 전원이 공급되는 도선 중단에는 스위치가 추가로 마련되되, 상기 스위치는 가속도검출장치에 연결된 TCS 이 씨유(ECU; electronic control unit)에 의하여 가속도가 기준치 이상으로 증가시 '온'상태로 제어되는 것이 본 발명에 있어서 바람직하며, 이와 같이 함으로써, 상기와 같이 코일(100)에서 생성된 유도기전력이 항상 상기 압전소자(200)에 공급되도록 하지 않고, TCS 이씨유가 가속도검출장치에서 검출되는 가속도가 미리 저장되어 있던 기준치 이상으로 증가하는 경우에만 상기 스위치를 '온'으로 제어함으로써, 상기 압전소자(200)에 유도기전력이 공급되도록 하여 드라이브샤프트(400)의 회전을 적절하게 감속시킬 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 압전소자를 이용한 구동력 제어장치는 자화된 드라이브샤프트(400)의 회전시 코일(100)에서 발생하는 유도기전력을 이용하여 압전소자(200)를 적절하게 신장 혹은 수축시켜 드라이브샤프트(400)의 구동력 제어를 용이하게 수행할 수 있기 때문에, 간단한 구조로 TCS로 적용하여 차량의 주행 안정성 및 상품성을 크게 증대시킬 수 있는 발명인 것이다.

이상과 같은 본 발명은 허브와 드라이브샤프트 사이에 코일과 압전소자에 의하여 드라이브샤프트에 선택적으로 마찰력을 가하는 클러치를 마련하여, 코일에서 발생되는 유도기전력을 통하여 압전소자를 신축시켜 클러치를 단속함으로써 드라이브샤프트의 슬립량을 간단한 구조로 용이하게 제어할 수 있어 차량의 주행안정성 및 상품성을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

허브의 내주연에 원통형상으로 배선된 코일과;

상기 코일의 내주연에 반원통 형상으로 이분되어 마련되되, 상기 코일로부터 전원을 공급받는 압전소자와;

상기 압전소자의 내주연에 지지되는 클러치부재와;

상기 허브를 관통하여 엔진으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 자화된 드라이브샤프트로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 구동력 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 코일로부터 압전소자에 전원이 공급되는 도선 중단에는 스위치가 추가로 마련되되, 상기 스위치는 가속도검출장치에 연결된 TCS 이씨유에 의하여 가속도가 기준치 이상으로 증가시 '온'상태로 제어되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 구동력 제어장치.