KR101338725B1

KR101338725B1 - 차량의 엔진 시동장치

Info

Publication number: KR101338725B1
Application number: KR1020080121820A
Authority: KR
Inventors: 김용욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2013-12-06
Also published as: KR20100063346A

Abstract

본 발명은 종래에 엔진의 시동시 스타터모터로 정상적인 소모 전류보다 월등히 많은 전류가 흐르게 되는 순간에, 스타터모터로 흐르는 전류를 적절히 제한할 수 있도록 하여, 전압강하 현상을 완화 내지는 배제할 수 있도록 함과 아울러, 엔진의 시동 완료 후 스타터모터의 정지시 스타터모터의 관성 회전에 의한 전자기 노이즈를 저감시킬 수 있도록 한다.

스타터모터, 마그네틱스위치, 전압강하

Description

차량의 엔진 시동장치{Engine Starting Apparatus for Vehicle}

본 발명은 차량의 엔진 시동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리에서 스타터모터로 흐르는 전류를 단속하는 마그네틱스위치의 구조에 관한 기술이다.

도 1은 종래의 마그네틱스위치의 구조를 도시한 것으로서, 배터리와 연결된 B단자(500)와 스타터모터와 연결된 M단자(502)가 구비되어 있으며, 시동키의 조작으로 전기를 공급받으면 솔레노이드(504)가 자화되어 직선 이동하는 플런저(506)와, 상기 플런저(506)의 움직임에 의해 상기 B단자(500)와 M단자(502)를 단속시키도록 된 도체인 컨택트(508)가 구비되어 있다.

시동키에 의해 상기 솔레노이드(504)가 자화되면, 상기 플런저(506)가 상기 컨택트(508)를 상기 B단자(500)와 M단자(502)에 동시에 접촉시켜, 상기 배터리로부터의 전기를 스타터모터로 공급하도록 하는 것이다.

상기 컨택트(508)의 접촉에 의해 상기 스타터모터로 전기가 인가되는 순간에는 임피던스가 무한대로 거꾸로 전류가 흐를 수 없는 상황이 되고, 이 상태가 아주 짧게 지난 이후에 모터의 인덕턴스 L 성분이 저항 R 값으로 작용되는 순간에는 아주 낮은 저항에 의해 많은 전류가 흐르는 상황이 되며, 이 순간이 지난 후 L이 정상적으로 리액턴스 역할을 하면서 역기전력이 발생하여 저항값이 증대되면, 정상적인 소모 전류가 흐르게 된다.

종래의 일반적인 차량에서는 상기한 바와 같은 현상이 자주 발생되지 않아 큰 문제가 되지는 않았으나, 최근 연비와 배기가스 측면에서 차량이 정차상태에 있으면 엔진의 시동을 끄는 ISG(Idle Stop & Go)기능을 가진 차량에서는, 잦은 엔진의 시동 온/오프가 일어나므로, 상기한 바와 같이 순간적으로 정상 소모전류보다 월등히 많은 전류가 스타터모터로 흘러 전압강하가 발생되는 현상에 의해서, 전등이 엔진이 시동될 때마다 매번 껌벅이는 등, 차량의 전기장치에 자주 전압 강하가 발생되게 하므로 차량의 상품성을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 스타터모터가 엔진의 시동을 완료한 직후에는 상기 스타터모터에는 전류가 인가되어 있지는 않지만, 관성력에 의해 고속으로 회전하다가 멈추게 되는데, 이와 같은 관성 회전시에 스타터모터를 이루는 영구자석에서 발생하는 코깅토크에 의한 전자기 노이즈가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래에 엔진의 시동시 스타터모터로 정상적인 소모 전류보다 월등히 많은 전류가 흐르게 되는 순간에, 스타터모터로 흐르는 전류를 적절히 제한할 수 있도록 하여, 전압강하 현상을 완화 내지는 배제할 수 있도록 함과 아울러, 엔진의 시동 완료 후 스타터모터의 정지시 스타터모터의 관성 회전에 의한 전자기 노이즈를 저감시킬 수 있도록 한 차량의 엔진 시동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 차량의 엔진 시동장치는

배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자 사이를 단속시키도록 형성된 제1컨택트와;

상기 제1컨택트와는 다른 재질로 이루어지고 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자 사이를 단속시키도록 형성된 제2컨택트와;

상기 제1컨택트와 제2컨택트가 순차적으로 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 단속시키도록 구비된 컨택트구동수단;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제2컨택트는 도체로 이루어지고;

상기 제1컨택트는 상기 제2컨택트보다 전기저항이 큰 도체로 이루어지며;

상기 컨택트구동수단은 상기 제1컨택트와 제2컨택트를 동일한 방향으로 이동시켜서 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 단속시키도록 구성될 수 있다.

상기 컨택트구동수단은

솔레노이드의 자기력에 의해 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 향하여 직선 이동하도록 설치되고, 단부에 상기 제2컨택트가 장착되며, 상기 제1컨택트를 직선슬라이딩 가능하게 지지하는 플런저로드와;

상기 제1컨택트를 상기 플런저로드의 단부로부터 탄성적으로 돌출시키도록 설치된 컨택트스프링;

을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1컨택트는 상기 플런저로드의 직선 이동방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 장착되고;

상기 제2컨택트는 상기 제1컨택트를 삽입할 수 있는 함몰부를 구비하고, 상기 함몰부 양측이 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 연결할 수 있도록 형성되며;

상기 컨택트스프링은 상기 플런저로드 내에서 양단이 상기 제1컨택트와 제2컨택트에 각각 연결된 인장스프링으로 이루어질 수 있다.

상기 제1컨택트는 상기 제2컨택트가 통과시키는 전류량에 비교하여 70% 내지 90%의 전류만 통과시키는 전기저항을 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예의 차량의 엔진 시동장치는 배터리에 연결된 단자인 B단자(B)와 모터에 연결된 단자인 M단자(M) 사이를 단속시키도록 형성된 제1컨택트(1)와; 상기 제1컨택트(1)와는 다른 재질로 이루어지고 상기 B단자(B)와 M단자(M) 사이를 단속시키도록 형성된 제2컨택트(3)와; 상기 제1컨택트(1)와 제2컨택트(3)가 순차적으로 상기 B단자(B)와 M단자(M)를 단속시키도록 구비된 컨택트구동수단을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 구성은 종래의 마그네틱스위치에 상당하는 것으로서, 상기 서로 다른 성질을 가진 제1컨택트(1)와 제2컨택트(3)가 엔진의 시동개시 및 시동완료시에 차례로 통전상태를 형성하도록 한 것이다.

상기 제2컨택트(3)는 통상의 구리판과 같은 도체로 이루어지고, 상기 제1컨택트(1)는 상기 제2컨택트(3)보다 전기저항이 큰 도체로 이루어지도록 하는 바, 상 기 제1컨택트(1)는 상기 제2컨택트(3)가 통과시키는 전류량에 비교하여 70% 내지 90%의 전류만 통과시키는 전기저항을 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 상기 컨택트구동수단은 상기 제1컨택트(1)와 제2컨택트(3)를 동일한 방향으로 이동시켜서 상기 B단자(B)와 M단자(M)를 차례로 단속시키도록 구성된다.

즉, 본 실시예에서 상기 컨택트구동수단은 솔레노이드(5)의 자기력에 의해 상기 B단자(B)와 M단자(M)를 향하여 직선 이동하도록 설치되고, 단부에 상기 제2컨택트(3)가 장착되며, 상기 제1컨택트(1)를 직선슬라이딩 가능하게 지지하는 플런저로드(7)와; 상기 제1컨택트(1)를 상기 플런저로드(7)의 단부로부터 탄성적으로 돌출시키도록 설치된 컨택트스프링(9)을 포함하여 구성하였다.

상기 제1컨택트(1)는 상기 플런저로드(7)의 직선 이동방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 장착되고, 상기 제2컨택트(3)는 상기 제1컨택트(1)를 삽입할 수 있는 함몰부를 구비하고, 상기 함몰부 양측이 상기 B단자(B)와 M단자(M)를 연결할 수 있도록 형성되며, 상기 컨택트스프링(9)은 상기 플런저로드(7) 내에서 양단이 상기 제1컨택트(1)와 제2컨택트(3)에 각각 연결된 인장스프링으로 이루어진 구조이다.

따라서, 상기 플런저로드(7)가 상기 B단자(B)와 M단자(M)를 향해 전진할 때에는 상기 제1컨택트(1)가 먼저 상기 단자들에 접촉하고, 이어서 상기 제2컨택트(3)가 접촉하며, 상기 플런저로드(7)가 상기 B단자(B)와 M단자(M)로부터 멀어질 때에는, 상기 제2컨택트(3)가 먼저 상기 단자들로부터 이격되며, 이어서 상기 제1컨택트(1)가 상기 단자들을 차단시키게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 엔진의 시동개시 상황을 설명한 것으로서, 좌측의 초기 상태로부터 운전자의 시동키 조작으로 상기 솔레노이드(5)에 전기가 공급되면, 상기 플런저로드(7)가 상측으로 직선 이동하게 되어, 도면의 중앙과 같이 상기 제1컨택트(1)가 먼저 상기 B단자(B)와 M단자(M)를 연결시킨다.

상기 제1컨택트(1)는 상기한 바와 같은 전기저항을 가지고 있어서, 종래에 엔진 시동시 갑자기 큰 전류가 스타터모터로 흐르게 되는 것을 제한하게 되어, 일시적인 전압강하 현상을 방지 내지는 완화하게 된다.

상기 플런저로드(7)가 계속 상측으로 이동함에 따라 우측에 도시된 바와 같이 상기 제2컨택트(3)도 B단자(B)와 M단자(M)를 연결시키게 되어, 이후에는 스타터모터에 정상적인 소모전류가 원활하게 공급될 수 있도록 한다.

따라서, 상기한 바와 같이 저항값이 다른 컨택트들에 의해 스타터모터에 순차적으로 전류를 공급함으로써, 일시적인 전압강하 현상을 방지한 후 정상적인 전류 공급이 자연스럽게 이루어질 수 있게 된다.

도 4는 엔진 시동이 완료된 상황에서 스타터모터가 정지되는 과정을 차례로 도시한 것으로서, 좌측과 같이 스타터모터에 정상적인 전류 공급이 이루어지고 있는 상황에서, 시동키가 오프되면, 상기 플런저로드(7)가 하측으로 후퇴하면서, 먼저 상기 제2컨택트(3)가 상기 B단자(B)와 M단자(M)로부터 이격되어, 상기 제1컨택트(1)에 의해서만 상기 B단자(B)와 M단자(M)가 연결된 상태가 잠시 형성된다.

이때, 엔진은 이미 상기 스타터모터보다 빠르게 회전되고 있는 상태로서, 상기 제1컨택트(1)에 의해 제공되는 전류는 오히려 상기 스타터모터를 발전기로 기능하도록 하는 전류로 작용하여 스타터모터의 회전을 저하시키는 방향의 힘을 발생시키게 된다.

따라서, 비록 짧은 시간이지만, 스타터모터의 회전을 억제시키는 힘을 발휘한 후 상기 제1컨택트(1)가 상기 B단자(B)와 M단자(M)를 차단시키므로, 스타터모터는 종래에 아무런 저항 없이 관성 회전하던 경우에 비하여 짧은 시간 동안만 관성회전을 하게 되고, 이는 결국 스타터모터의 영구자석에서 발생하는 코깅토크에 의한 전자기 노이즈가 저감되도록 함을 의미한다.

도 1은 종래 기술에 의한 마그네틱스위치의 구성을 설명한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 차량의 엔진 시동장치의 구성을 설명한 도면,

도 3은 도 2의 엔진 시동장치의 작동을 설명한 것으로서, 엔진 시동 개시 상황을 설명한 도면,

도 4는 도 2의 엔진 시동장치의 작동을 설명한 것으로서, 엔진 시동 완료 상황을 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

B; B단자 M; M단자

1; 제1컨택트 3; 제2컨택트

5; 솔레노이드 7; 플런저로드

9; 컨택트스프링

Claims

배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자 사이를 단속시키도록 형성된 제1컨택트와;

상기 제1컨택트와는 다른 재질로 이루어지고 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자 사이를 단속시키도록 형성된 제2컨택트와;

상기 제1컨택트와 제2컨택트가 순차적으로 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 단속시키도록 구비된 컨택트구동수단;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 시동장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제2컨택트는 도체로 이루어지고;

상기 제1컨택트는 상기 제2컨택트보다 전기저항이 큰 도체로 이루어지며;

상기 컨택트구동수단은 상기 제1컨택트와 제2컨택트를 동일한 방향으로 이동시켜서 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 단속시키도록 구성된 것

을 특징으로 하는 차량의 엔진 시동장치.
청구항 2에 있어서, 상기 컨택트구동수단은

솔레노이드의 자기력에 의해 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 향하여 직선 이동하도록 설치되고, 단부에 상기 제2컨택트가 장착되며, 상기 제1컨택트를 직선슬라이딩 가능하게 지지하는 플런저로드와;

상기 제1컨택트를 상기 플런저로드의 단부로부터 탄성적으로 돌출시키도록 설치된 컨택트스프링;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 시동장치.
청구항 3에 있어서,

상기 제1컨택트는 상기 플런저로드의 직선 이동방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 장착되고;

상기 제2컨택트는 상기 제1컨택트를 삽입할 수 있는 함몰부를 구비하고, 상기 함몰부 양측이 상기 배터리에 연결된 단자와 모터에 연결된 단자를 연결할 수 있도록 형성되며;

상기 컨택트스프링은 상기 플런저로드 내에서 양단이 상기 제1컨택트와 제2컨택트에 각각 연결된 인장스프링으로 이루어진 것

을 특징으로 하는 차량의 엔진 시동장치.
청구항 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1컨택트는 상기 제2컨택트가 통과시키는 전류량에 비교하여 70% 내지 90%의 전류만 통과시키는 전기저항을 가진 것

을 특징으로 하는 차량의 엔진 시동장치.