KR102015321B1

KR102015321B1 - 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터

Info

Publication number: KR102015321B1
Application number: KR1020130081715A
Authority: KR
Inventors: 오성택; 박대용; 김상덕; 송준호; 김나리
Original assignee: 한온시스템 주식회사; 우리산업 주식회사
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2019-08-29
Also published as: KR20150008269A

Abstract

본 발명은 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터에 관한 것으로서, 전자제어장치(ECU) 및 배터리와의 전기적 접속을 위한 배선이 구비된 대응 커넥터에 착탈식으로 기구적인 결합을 하기 위한 결합부와, 상기 결합부(112)의 내부에 구비되어 상기 전자제어장치(ECU)에 전기적으로 접속 연결하기 위한 접속단자와, 상기 결합부의 내부에 구비되어 상기 배터리에 전기적으로 접속 연결하기 위한 전원단자와, 상기 배터리로부터 전자석 클러치로의 전원 공급을 PWM 신호에 따라 스위칭하는 스위칭부, 및 상기 접속단자를 통해 상기 전자제어장치(ECU)로부터 전원신호를 인가받으면, 상기 스위칭부에 스위칭 동작을 위한 PWM 신호를 인가하는 메인 제어부(Main Control Unit, MCU)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터{Electromagnet clutch type power supply switching connector}

본 발명은 전자석 클러치에 전원을 공급할 때 이용되는 커넥터에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 배터리로부터 전원이 전자석 클러치에 공급되는 것을 온(ON) 또는 오프(OFF)로 단속하는 스위칭 회로를 커넥터 내부에 구비하고, 전자제어장치(ECU)로부터 인가되는 전원 신호에 따라 커넥터 내부에 구비된 스위칭 회로의 스위칭 동작에 의해 배터리로부터 전원이 전자석 클럭치에 공급되는 것을 스위칭 단속할 수 있도록 하는, 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터에 관한 것이다.

종래의 클러치(Clutch)는 엔진측의 원판클러치에 접,단속되는 클러치플레이트의 접,단속 수단으로서 클러치 페달과 릴리스포크 사이에 플렉시블 와이어를 연결설치하여 클러치 페달의 가압여부에 따라 연동되도록 된 릴리스포크에 의해 클러치플레이트의 접,단속 작용이 수반되는 기계식 클러치와, 릴리스포크와 클러치 페달 사이에 유압장치를 연결설치하여 유압력에 의한 릴리스포크의 연동작용에 의해 클러치플레이트의 접,단속작용이 수반되도록 한 유압식 클러치로 구분할 수 있다.

그러나, 기계식 또는 유압식 클러치는 클러치 플레이트의 원활한 접단속 작용을 실현하기 위한 다수의 보조부품 설치가 요구되면서 장치 자체가 매우 복잡한 구조로 구성됨에 따라 제작가의 상승요인으로 부각되고 있음은 물론, 고장요소가 곳곳에 산재하고 있어 유지관리에 어려움이 따르고 있는 등 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 종래 클러치의 문제점을 효과적으로 해소하고자 동력의 직접적인 접,단속 작용을 수행하게 되는 원판클러치와 클러치플레이트를 전자석화 하고, 클러치 플레이트와 클러치 페달 사이를 연결하는 전원선 상에 가변저항기 및 릴레이를 접속 설치하여 클러치 페달 가압시 가변저항기를 통해 인가되는 저항값에 따라 선별 작동되는 릴레이에 의해 클러치플레이트의 극성변환작용 및 그에 따른 원판 클러치로부터의 클러치 플레이트 접,단속 작용이 수반되도록 하는 단순구조의 전자석 클러치가 제공되고 있다.

그런데, 종래의 전자석 클러치는 배터리로부터 전원을 공급받는 경우에 ECU에서 릴레이에 입력신호를 전달하면, 릴레이가 온(ON) 동작이 되면서 배터리로부터 전원이 전자석 클러치에 공급되는데, 릴레이가 기계식으로 작동하게 되므로 릴레이에 전원 인가시 지연 시간(delay time)이 발생되고, 반복적인 온(on)/오프(off) 동작에 의해 접점부의 탄화 발생으로 클러치에 전원 공급의 불량이 발생되며, 주기적으로 릴레이를 교체해야 하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록실용신안공보 제130,304호(등록일: 1998년08월31일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 배터리로부터 전원이 전자석 클러치에 공급되는 것을 온(ON) 또는 오프(OFF)로 단속하는 스위칭 회로를 커넥터 내부에 구비하고, 전자제어장치(ECU)로부터 인가되는 전원 신호에 따라 커넥터 내부에 구비된 스위칭 회로의 스위칭 동작에 의해 배터리로부터 전원이 전자석 클럭치에 공급되는 것을 스위칭 단속할 수 있도록 하는, 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터는, 전자제어장치(ECU) 및 배터리와의 전기적 접속을 위한 배선이 구비된 대응 커넥터에 착탈식으로 기구적인 결합을 하기 위한 결합부; 상기 결합부의 내부에 구비되어 상기 전자제어장치(ECU)에 전기적으로 접속 연결하기 위한 접속단자; 상기 결합부의 내부에 구비되어 상기 배터리에 전기적으로 접속 연결하기 위한 전원단자; 상기 배터리로부터 전자석 클러치로의 전원 공급을 PWM 신호에 따라 스위칭하는 스위칭부; 및 상기 접속단자를 통해 상기 전자제어장치(ECU)로부터 전원신호를 인가받으면, 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 위한 PWM 신호를 상기 스위칭부에 인가하는 메인 제어부(MCU)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 제어부의 온도와 그 주변 온도 및 커넥터 내부의 온도를 감지하기 위한 써멀 커플(thermal couple)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인 제어부는, 상기 써멀 커플을 통해 온도가 일정 이상으로 감지된 경우에 상기 스위칭부에 PWM 신호의 인가를 중단하여 상기 배터리로부터 상기 전자석 클러치에 전원이 공급되는 것을 차단하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 엔진의 동작에 따른 RPM 스피드를 감지하기 위한 RPM 스피드 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배터리로부터 전원이 공급될 때 발생하는 역기전압을 차단하기 위한 역기전압 차단부(126)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 역기전압 차단부는, 션트 저항(shunt resistor)과 OP 증폭기(AMP)를 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터에 의하면, 배터리로부터 전자석 클러치로의 전원 공급을 단속하는 스위칭 회로를 커넥터 내부에 구비하게 됨에 따라, 종래 전원 공급의 스위칭 동작을 위한 별도의 스위칭 릴레이를 삭제하는 효과가 있다.

또한, 종래 기계식 릴레이 방식에서 전자식 릴레이 방식으로 변경됨에 따라 접점 소손에 의한 오작동 및 통전 불량 문제를 해결할 수 있다.

또한, 종래 릴레이 동작으로 인한 지연시간(delay time) 발생 문제를 해결하여 스위칭 회로의 동작으로 지연시간을 줄일 수 있다.

또한, 종래 역기전압 차단용 다이오드가 릴레이 일체형 커넥터의 내부 회로에 통합됨에 따라 부품 감소의 효과가 있다.

또한, 종래 서멀 퓨즈(thermal fuse)를 통해 클러치 소착이나 이상 토크 발생에 대해, 서멀 커플(thermal couple)을 설치함으로써 커넥터 내에 적정 온도 이상이 되는 경우에 컷오프(cut-off) 기능을 통합하여 이전 서멀 퓨즈보다 리액션 타임(reaction time)을 단축하는 효과가 있다.

그리고, 시동(starting) 온/오프 시에 PWM 제어를 통해 엔진 RPM 쇼킹(shocking)을 감소하며, 계속적인 온 동작 시에 듀티(duty) 50~90 %로 전압 제어를 통한 전류를 제어함으로서 소비전력을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터의 내외부 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터의 내부 회로 구성의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터의 동작 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터의 내외부 형상을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터(100)는, 커넥터 외부(110)와 커넥터 내부(120)로 구성되고, 커넥터 외부(110)에는 전자제어장치(ECU)와 배터리에 전기적 접속을 위한 배선이 구비된 대응 커넥터에 착탈식으로 기구적인 결합을 할 수 있도록 하는 결합부(112)가 형성되어 있다. 이때, 결합부(112)에는 도시된 바와 같이 결합 돌기가 형성되어 있어, 대응 커넥터에 삽입된 후 결합 돌기에 의해 고정되도록 하는 구조를 갖는다.

한편, 커넥터 내부(120)에는 차량의 엔진, 변속기, ABS를 포함하는 각 부분을 제어하는 전자제어장치(ECU)에 전기적으로 접속 연결하기 위한 접속단자(130)와, 차량의 각 부분 동작에 필요한 전원을 공급하는 배터리에 전기적으로 접속 연결하기 위한 전원단자(140, 150)가 구비되어 있다.

또한, 커넥터 내부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 배터리로부터 전자석 클러치로의 전원 공급을 PWM 신호에 따라 스위칭하는 스위칭부(122); 접속단자(130)를 통해 전자제어장치(ECU)로부터 전원신호를 인가받으면, 스위칭부(122)의 스위칭 동작을 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 스위칭부(122)에 인가하는 메인 제어부(Main Control Unit, MCU)(124); 및 배터리로부터 전자석 클러치에 전원이 공급될 때 발생할 수 있는 역기전압을 차단하기 위한 역기전압 차단부(126)를 포함한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 커넥터의 내부 회로 구성의 한 예를 나타낸 도면이다.

또한, 메인 제어부(124)의 온도와 그 주변 온도 및 커넥터 내부의 온도를 감지하기 위한 써멀 커플(thermal couple)부(128)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 메인 제어부(124)는, 써멀 커플부(128)를 통해 온도가 일정 이상으로 감지된 경우에 스위칭부(122)에 PWM 신호의 인가를 중단하여 배터리로부터 전자석 클러치에 전원이 공급되는 것을 차단할 수 있다.

또한, 스위칭부(122)는 도 2에 도시된 바와 같이 예를 들면, 인덕터 코일을 포함할 수 있다.

또한, 엔진의 동작에 따른 RPM 스피드를 감지하기 위한 RPM 스피드 센서(129)를 더 포함할 수 있다.

또한, 역기전압 차단부(126)는, 션트 저항(shunt resistor)과 OP 증폭기(AMP)를 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명은 메인 제어부(124)에 전술한 역기전압 차단부(126)와 써멀 커플부(128) 및 RPM 스피드 센서 이외에 기타 다른 센서 등을 연결하여, 그 센서를 통해 감지된 신호에 따라 그에 대응된 제어 동작을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터의 동작 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 커넥터(100)는, 전자제어장치(ECU)로부터 예컨대, 5V 전원신호가 전원단자(140, 150)에 인가되면(S310-예), 메인 제어부(124)는 그에 따른 PWM 신호를 스위칭부(122)에 전달하고(S320), 스위칭부(122)는 PWM 신호에 의해 스위칭 온(ON) 되어 배터리로부터 전자석 클러치에 전원이 공급되게 한다.

이때, 역기전압 차단부(126)는 션트 저항과 OP 증폭기로 구성되어, 배터리로부터 전자석 클러치에 전원이 공급됨에 따라 발생될 역기전압을 차단하는 기능을 수행한다(S330).

또한, 써멀 커플부(128)는 메인 제어부(124)의 온도와 그 주변 온도 및 커넥터 내부의 온도를 감지하여(S340) 특정 온도 이상이 되는 경우에(S350-예) 감지 신호를 메인 제어부(124)에 전달하고, 메인 제어부(124)는 스위칭부(122)에 PWM 신호를 전달하는 것을 중단하여(S360) 스위칭부(122)가 오프(OFF) 상태가 되도록 함으로써, 배터리로부터 전자석 클러치에 전원이 공급되는 것이 중단되도록 한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 커넥터(100)의 내부 온도가 특정 온도 이상으로 상승됨에 따라 저항값이 달라져 오동작하게 되는 현상을 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터에 따르면, 배터리로부터 전원이 전자석 클러치에 공급되는 것을 온(ON) 또는 오프(OFF)로 단속하는 스위칭 회로를 커넥터 내부에 구비하고, 전자제어장치(ECU)로부터 인가되는 전원 신호에 따라 커넥터 내부에 구비된 스위칭 회로의 스위칭 동작에 의해 배터리로부터 전원이 전자석 클럭치에 공급되는 것을 스위칭 단속할 수 있도록 함으로써 종래 릴레이 동작으로 인한 지연시간(delay time) 발생 문제를 해결하여 스위칭 회로의 동작으로 지연시간을 줄일 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 배터리로부터 전원이 전자석 클러치에 공급되도록 연결하는 커넥터의 전원 공급의 단속을 위한 스위칭 회로를 내부에 구비하고, 전자제어장치(ECU)로부터 인가되는 전원 신호에 따라 커넥터 내부에 구비된 스위칭 회로의 스위칭 동작에 의해 배터리로부터 전원이 전자석 클럭치에 공급되는 것을 스위칭 단속하는, 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터에 적용할 수 있다.

100 : 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터 110 : 커넥터 외부
112 : 결합부 120 : 커넥터 내부
122 : 스위칭부 124 : 메인 제어부
126 : 역기전압 차단부 128 : 써멀 커플부
130 : 접속단자 140, 150 : 전원단자

Claims

삭제
전자제어장치(ECU) 및 배터리와의 전기적 접속을 위한 배선이 구비된 대응 커넥터에 착탈식으로 기구적인 결합을 하기 위한 결합부(112);
상기 결합부(112)의 내부에 구비되어 상기 전자제어장치(ECU)에 전기적으로 접속 연결하기 위한 접속단자(130);
상기 결합부(112)의 내부에 구비되어 상기 배터리에 전기적으로 접속 연결하기 위한 전원단자(140, 150);
상기 배터리로부터 전자석 클러치로의 전원 공급을 PWM 신호에 따라 스위칭하는 스위칭부(122); 및
상기 접속단자(130)를 통해 상기 전자제어장치(ECU)로부터 전원신호를 인가받으면, 상기 스위칭부(122)에 스위칭 동작을 위한 PWM 신호를 인가하는 메인 제어부(Main Control Unit, MCU)(124);
를 포함하고,
상기 메인 제어부(124)의 온도와 그 주변 온도 및 커넥터 내부의 온도를 감지하기 위한 써멀 커플부(thermal couple unit)(128)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터.
청구항 2에 있어서,
상기 메인 제어부(124)는, 상기 써멀 커플부(128)를 통해 온도가 일정 이상으로 감지된 경우에 상기 스위칭부(122)에 PWM 신호의 인가를 중단하여 상기 배터리로부터 상기 전자석 클러치에 전원이 공급되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터.
전자제어장치(ECU) 및 배터리와의 전기적 접속을 위한 배선이 구비된 대응 커넥터에 착탈식으로 기구적인 결합을 하기 위한 결합부(112);
상기 결합부(112)의 내부에 구비되어 상기 전자제어장치(ECU)에 전기적으로 접속 연결하기 위한 접속단자(130);
상기 결합부(112)의 내부에 구비되어 상기 배터리에 전기적으로 접속 연결하기 위한 전원단자(140, 150);
상기 배터리로부터 전자석 클러치로의 전원 공급을 PWM 신호에 따라 스위칭하는 스위칭부(122); 및
상기 접속단자(130)를 통해 상기 전자제어장치(ECU)로부터 전원신호를 인가받으면, 상기 스위칭부(122)에 스위칭 동작을 위한 PWM 신호를 인가하는 메인 제어부(Main Control Unit, MCU)(124);
를 포함하고,
엔진의 동작에 따른 RPM 스피드를 감지하기 위한 RPM 스피드 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터.
전자제어장치(ECU) 및 배터리와의 전기적 접속을 위한 배선이 구비된 대응 커넥터에 착탈식으로 기구적인 결합을 하기 위한 결합부(112);
상기 결합부(112)의 내부에 구비되어 상기 전자제어장치(ECU)에 전기적으로 접속 연결하기 위한 접속단자(130);
상기 결합부(112)의 내부에 구비되어 상기 배터리에 전기적으로 접속 연결하기 위한 전원단자(140, 150);
상기 배터리로부터 전자석 클러치로의 전원 공급을 PWM 신호에 따라 스위칭하는 스위칭부(122); 및
상기 접속단자(130)를 통해 상기 전자제어장치(ECU)로부터 전원신호를 인가받으면, 상기 스위칭부(122)에 스위칭 동작을 위한 PWM 신호를 인가하는 메인 제어부(Main Control Unit, MCU)(124);
를 포함하고,
상기 배터리로부터 전원이 공급될 때 발생하는 역기전압을 차단하기 위한 역기전압 차단부(126)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터.
청구항 5에 있어서,
상기 역기전압 차단부(126)는, 션트 저항(shunt resistor)과 OP 증폭기(AMP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 클러치용 전원공급 스위칭 커넥터.