KR20030089851A

KR20030089851A - 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치

Info

Publication number: KR20030089851A
Application number: KR1020020027748A
Authority: KR
Inventors: 권호성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-28

Abstract

본 발명은 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치에 관한 것으로, 양단이 차륜(7)의 현가아암(8)과 차체에 각각 고정되도록 설치되는 쇽업소버(10)내에 설치되면서 쇽업소버(10)의 작동시 외기를 이용하여 압축공기를 생성시키는 압축공기생성수단(20)과, 이 압축공기생성수단(20)과 제1공기호스(31)를 매개로 연결되는 공기탱크(30)와, 이 공기탱크(30)에 일단이 연결되고 중간의 소정부위에는 솔레노이드밸브(41)가 장착되며 타단에는 노즐(42)이 장착되는데 상기 노즐(42)의 끝단이 스타터모터(2)를 관통하여 전동기축(2b)을 향하도록 설치되는 제2공기호스(40)와, 상기 노즐(42)의 분사방향과 일치되는 전동기축(2b)상에 설치되어 전동기축(2b)과 일체로 회전되는 임펠러(50)와, 초기 시동시 이그니션스위치(1)의 온(ON)신호를 전달받아 솔레노이드밸브(41)를 개방시키고 시동 종료후 상기 이그니션스위치(1)의 오프(OFF)신호를 전달받아 솔레노이드밸브(41)를 밀폐시키도록 제어하는 전자제어유니트(60)로 구성되어져, 차량의 초기 시동시 밧데리(3)에 걸리는 부하가 감소되어 밧데리(3)의 사용수명이 연장되게 되고, 아울러 차량의 시동성능이 전체적으로 향상되도록 된 것이다.

Description

압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치{starting assist system of vehicle using compressed air}

본 발명은 차량의 초기 시동시 압축공기를 이용하여 시동성을 향상시키고 아울러 밧데리의 부하를 감소시킬 수 있도록 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 시동은 도 1에 도시된 바와 같이 운전자가 이그니션스위치(1)를 온(ON)시키게 되면 스타터모터(2)의 전자석코일(2a)이 밧데리(3;축전기)의 전원을 공급받아 기전력을 발생시킴과 동시에 전동기축(2b)이 회전을 하게 되고, 또한 상기 전동기축(2b)에 결합된 피니언기어(2c)가 도시된 화살표 A의 우측방향으로 돌출되면서 플라이휠(도시않됨)의 링기어(4)와 맞물려지게 되며, 최종적으로 상기 전동기축(2b)의 회전력이 크랭크축에 전달되면서 걸려지도록 되어 있다.

그리고, 차량에 시동이 걸려지고 나면 상기 이그니션스위치(1)가 오프(OFF)되게 되고, 이로 인해 밧데리(3)의 전원공급이 단락되면서 전자석코일(2a)에 발생되었던 기전력은 점차적으로 소멸되게 되며, 아울러 전동기축(2b)은 그 회전이 약해지면서 동시에 리턴스프링(도시않됨)의 탄성복원력에 의해 도시된 화살표 A의 좌측방향으로 이동되게 된다.

이와 같이, 상기 전동기축(2b)이 리턴스프링에 의해 원래의 위치로 복귀되면 서로 치합되어 있던 피니언기어(2c)와 링기어(4)는 다시 분리되면서 최종적으로 상기 스타터모터(2)의 구동이 종료되게 된다.

그러나, 상기와 같은 시동장치는 혹한지(酷寒地)의 경우나 또는 방전등으로인해 밧데리(3)가 초기 시동시 필요한 전압을 충분히 발생시키지 못하게 되면, 전자석코일(2a)에서 발생되는 기전력이 부족하여 전동기축(2b)을 강하게 회전시켜 주지 못하게 되고, 이로 인해 스타터모터(2)가 구동되지 못하게 되며 결과적으로는 차량에 시동이 걸리지 않게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 스타터모터의 전동기축이 전자석코일에서 발생되는 기전력과 노즐을 통해 분사되는 고압의 압축공기를 매개체로 하여 강하게 회전되도록 함으로써, 밧데리가 차량의 초기 시동시 필요한 전압을 충분히 발생시키지 못하게 되더라도 시동이 원활하게 걸리도록 하고, 또한 초기 시동시 상기 밧데리에 걸리는 부하를 감소시키면서 사용수명을 연장시킬 수 있도록 된 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시동보조장치는, 양단이 차륜의 현가아암과 차체에 각각 고정되도록 설치되는 쇽업소버내에 설치되면서 쇽업소버의 작동시 외기를 이용하여 압축공기를 생성시키는 압축공기생성수단과, 이 압축공기생성수단과 제1공기호스를 매개로 연결되는 공기탱크와, 이 공기탱크에 일단이 연결되고 중간의 소정부위에는 솔레노이드밸브가 장착되며 타단에는 노즐이 장착되는데 상기 노즐의 끝단이 스타터모터를 관통하여 전동기축을 향하도록 설치되는 제2공기호스와, 상기 노즐의 분사방향과 일치되는 전동기축상에 설치되어 전동기축과 일체로 회전되는 임펠러와, 초기 시동시 이그니션스위치의 온(ON)신호를 전달받아 솔레노이드밸브를 개방시키고 시동 종료후 상기 이그니션스위치의 오프(OFF)신호를 전달받아 솔레노이드밸브를 밀폐시키도록 제어하는 전자제어유니트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적으로 사용되는 시동장치의 개념을 설명하기 위한 개략적인 개념도,

도 2는 본 발명에 따른 시동보조장치의 개략적인 구성도,

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 압축공기생성수단을 설명하기 위한 종단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 - 스타터모터 2a - 전자석코일

2b - 전동기축 10 - 쇽업소버

11 - 쇽업소버하우징 12 - 쇽업소버피스톤

20 - 압축공기생성수단 21 - 압축공기통로

22 - 압축공기피스톤 23 - 피스톤로드

24 - 외기유입통로 25 - 체크밸브

30 - 공기탱크 31 - 제1공기호스

40 - 제2공기호스 41 - 솔레노이드밸브

42 - 노즐 50 - 임펠러

60 - 전자제어유니트(ECU)

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 시동보조장치의 개략적인 구성도로서, 종래구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 시동보조장치는 이그니션스위치(1)와 스타터모터(2)와 밧데리(3;축전기)로 구성되는 일반적인 시동장치에 압축공기를 이용하여 상기 스타터모터(2)의 구동력을 증배시키는 구성으로 이루어지게 된다.

즉, 일반적으로 사용되는 차량의 시동장치는 도 2에 도시되고 도 1을 참조로 전술한 바와 같이 시동키에 의해 작동되는 이그니션스위치(1)와, 전자석코일(2a)과 전동기축(2b) 및 피니언기어(2c)등으로 이루어지는 스타터모터(2)와, 이 스타터모터(2)로 전원을 공급하는 밧데리(3;축전기)로 구성되며, 상기 피니언기어(2c)는 플라이휠(도시않됨)의 링기어(4)와 선택적으로 치합되는 구조로 되어 있다.

그리고, 본 발명에 따른 시동보조장치는 도 2에 도시된 바와 같이 양단이 차륜(7)의 현가아암(8)과 차체에 각각 고정되도록 설치되는 쇽업소버(10)내에 설치되면서 쇽업소버(10)의 작동시 외기를 이용하여 압축공기를 생성시키는 압축공기생성수단(20)과, 이 압축공기생성수단(20)과 제1공기호스(31)를 매개로 연결되는 공기탱크(30)와, 이 공기탱크(30)에 일단이 연결되고 중간의 소정부위에는 솔레노이드밸브(41)가 장착되며 타단에는 노즐(42)이 장착되는데 상기 노즐(42)의 끝단이 스타터모터(2)를 관통하여 전동기축(2b)을 향하도록 설치되는 제2공기호스(40)와, 상기 노즐(42)의 분사방향과 일치되는 전동기축(2b)상에 설치되어 전동기축(2b)과 일체로 회전되는 임펠러(50)와, 초기 시동시 이그니션스위치(1)의 온(ON)신호를 전달받아 솔레노이드밸브(41)를 개방시키고 시동 종료후 상기 이그니션스위치(1)의 오프(OFF)신호를 전달받아 솔레노이드밸브(41)를 밀폐시키도록 제어하는 전자제어유니트(60)로 구성된다.

여기서, 상기 압축공기생성수단(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 쇽업소버피스톤(12)의 내부에 길이방향으로 형성되면서 일단이 쇽업소버피스톤(12)에 고정되도록 결합된 상기 제1공기호스(31)와 연결되는 압축공기통로(21)와, 이 압축공기통로(21)를 따라 직선왕복이동이 가능하도록 설치되는 압축공기피스톤(22)과, 일단이 상기 압축공기피스톤(22)에 결합되고 타단이 쇽업소버피스톤(12)의 바닥면(12a)을 관통하여 쇽업소버하우징(11)의 내부 바닥면(11a)에 고정되도록 설치되는 피스톤로드(23)와, 상기 압축공기피스톤(22)과 피스톤로드(23)의 내부를 일체로 관통하면서 일단은 압축공기통로(21)와 연결되고 타단은 쇽업소버하우징(11)의 바닥면(11a)을 관통하여 외부와 연결되도록 형성되는 외기유입통로(24)와, 상기 압축공기통로(21)와 연결되는 외기유입통로(24)의 끝단에 장착되어 쇽업소버(10)의 신장 작동시 개방되고 압축 작동시 밀폐되도록 작동되는 체크밸브(25)를 포함하여 구성되게 된다.

그리고, 상기 제1공기호스(31)는 쇽업소버(10)가 작동될 때 전체의 길이가 탄력적으로 증감되는 벨로우즈호스(bellows hose)인 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 제1공기호스(31)는 쇽업소버(10)가 신장 작동을 할 때에는 도 3에 도시된 바와 같이 전체의 길이가 탄력적으로 늘어나도록 변화되고, 반대로 상기 쇽업소버(10)가 압축 작동을 할 때에는 도 4에 도시된 바와 같이 전체의 길이가 탄력적으로 줄어들도록 변화되게 된다.

그리고, 상기 임펠러(50)는 노즐(42)을 통해 분사되는 압축공기의 힘을 전달받아 일방향으로 회전되는데, 상기 임펠러(50)가 회전되면 임펠러(50)와 일체로 결합된 전동기축(2b)도 동일한 방향으로 회전되게 되며, 이로 인해 상기 전동기축(2b)의 회전력은 전자석코일(2a)에서 발생되는 기전력의 힘에 임펠러(50)의 회전력이 부가되어 강한 회전력을 발생시키게 된다.

한편, 도 3과 도 4에 도시된 미설명부호 B는 압축공기를 도시한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 시동보조장치의 작동과정에 대해 도 2 내지 도 4를 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 운전자가 시동키를 이용해 이그니션스위치(1)를 온(ON)시키게 되면 스타터모터(2)의 전자석코일(2a)이 밧데리(3;축전기)의 전원을 공급받아 기전력을 발생시킴과 동시에 전동기축(2b)이 일방향으로 회전을 하게 된다.

여기서, 상기 이그니션스위치(1)가 온(ON)되면 이때의 신호는 전자제어유니트(60)로 전달되게 되고, 상기 전자제어유니트(60)는 솔레노이드밸브(41)로 제어신호를 보내 솔레노이드밸브(41)를 개방시키게 된다.

그리고, 상기 솔레노이드밸브(41)를 개방되면 공기탱크(30)내에 저장되어 있던 압축공기는 제2공기호스(40)를 통해 이동되어 노즐(42)을 통해 스타터모터(2)의내부로 분사되게 되고, 전동기축(2b)에 일체로 결합된 임펠러(50)는 노즐(42)을 통해 분사되는 압축공기의 힘을 전달받아 기전력에 인해 회전되고 있는 전동기축(2b)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전되게 된다.

이와 같이, 운전자가 이그니션스위치(1)를 온(ON)시켜 차량에 시동을 걸 때 스타터모터(2)의 전동기축(2b)이 전자석코일(2a)에서 발생되는 기전력의 힘에 의해 일차적으로 회전되면서 이와 동시에 발생되는 임펠러(50)의 회전력에 의해 이차적으로 회전되게 되면, 상기 전동기축(2b)의 회전력은 기전력의 힘만으로 회전되는 종래의 시동장치보다 훨씬 강한 회전력으로 회전되게 된다.

그리고, 상기 전동기축(2b)이 일방향으로 강한 회전력으로 회전되면 이와 동시에 상기 전동기축(2b)에 결합된 피니언기어(2c)는 도시된 화살표 A의 우측방향으로 돌출되면서 플라이휠(도시않됨)의 링기어(4)와 맞물려지게 되고, 최종적으로는 상기 전동기축(2b)의 회전력이 크랭크축에 전달되면서 시동이 걸려지게 된다.

그리고, 차량에 시동이 걸려지고 나면 상기 이그니션스위치(1)가 오프(OFF)되게 되고, 이와 동시에 밧데리(3)의 전원공급이 단락되면서 전자석코일(2a)에 발생되었던 기전력이 소멸되게 된다.

또한, 상기 이그니션스위치(1)가 오프(OFF)되면 전자제어유니트(60)는 이때의 신호를 전달받아 솔레노이드밸브(41)를 밀폐시키게 되고, 이로 인해 노즐(42)을 통해 강하게 분사되던 압축공기의 분사력도 점차적으로 약해지게 되며 아울러 임펠러(50)의 강제회전도 점차적으로 멈춰지게 된다.

그리고, 상기 전동기축(2b)의 회전력이 약해지게 되면 동시에 리턴스프링(도시않됨)의 탄성복원력에 의해 도시된 화살표 A의 좌측방향으로 이동되게 되고, 이로 인해 서로 치합되어 있던 피니언기어(2c)와 링기어(4)가 다시 분리되면서 최종적으로 상기 스타터모터(2)의 구동이 종료되면서 운전자의 시동시 작업이 완료되게 된다.

한편, 상기 공기탱크(30)내에 압축공기가 저장되는 과정은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같다.

즉, 차량의 구동중 노면의 상태에 따라 쇽업소버(10)가 신장되는 작동을 할 때 압축공기피스톤(22)이 압축공기통로(21)의 하단으로 이동되면서 체크밸브(25)가 개방되게 되고 이때 외기가 외기유입통로(24)를 통해 상기 압축공기통로(21)로 유입되게 된다.

그리고, 상기 쇽업소버(10)가 압축되는 작동을 할 때에는 압축공기통로(21)의 하단으로 이동되었던 압축공기피스톤(22)이 다시 압축공기통로(21)의 상단으로 이동되면서 외기유입통로(24)내에 있는 외기를 압축시키게 되고, 이때 상기 외기유입통로(24)내에 존재하고 있던 외기는 압축공기피스톤(22)에 의해 압축되면서 제1공기호스(31)를 통해 공기탱크(30)로 유입되어 저장되게 된다.

여기서, 상기 압축공기피스톤(22)이 외기유입통로(24)내에 있는 외기를 압축시키기 위해 압축공기통로(21)의 상단으로 이동될 때 체크밸브(25)는 밀폐되게 된다.

따라서, 차량의 주행중 쇽업소버(10)가 상기에 전술한 작동을 반복적으로 수행하는 만큼 상기 공기탱크(30)에는 압축공기가 저장되게 된다.

그리고, 본 발명의 도면에는 도시하지 않았지만 상기 공기탱크(30)에 저장되는 압축공기의 양은 공기탱크(30)에 장착된 압력밸브에 의해 자동적으로 조절되게 된다.

이와 같이, 운전자가 이그니션스위치(1)를 온(ON)시켜 차량에 시동을 걸 때 스타터모터(2)의 전동기축(2b)이 전자석코일(2a)에서 발생되는 기전력의 힘과 압축공기를 이용하여 회전되는 임펠러(50)의 회전력에 의해 강한 회전력으로써 회전되게 되면, 차량의 초기 시동시 밧데리(3)에 걸리는 부하를 감소시킬 수 있게 되며, 이로 인해 상기 밧데리(3)의 사용수명도 그만큼 연장시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 시동보조장치는 혹한지(酷寒地)의 경우나 또는 방전등으로 인해 밧데리(3)가 초기 시동시 필요한 전압을 충분히 발생시키지 못하게 되더라도, 스타터모터(2)의 전동기축(2b)이 압축공기를 이용하여 회전되는 임펠러(50)에 의해 강하게 회전됨으로써 시동이 원활하게 걸리게 되고, 이로 인해 차량의 시동성능이 전체적으로 향상되는 잇점을 기대할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스타터모터의 전동기축이 전자석코일에서 발생되는 기전력의 힘과 압축공기를 이용하여 회전되는 임펠러의 회전력에 의해 강하게 회전되면서 시동이 걸려지게 됨으로써, 차량의 초기 시동시 밧데리에 걸리는 부하가 감소되어 밧데리의 사용수명이 연장되게 되고, 아울러 차량의 시동성능이 전체적으로 향상되어 상품성이 향상되고 이로 인해 소비자의 선호도가 증가되는 효과가 있게 된다.

Claims

양단이 차륜(7)의 현가아암(8)과 차체에 각각 고정되도록 설치되는 쇽업소버(10)내에 설치되면서 쇽업소버(10)의 작동시 외기를 이용하여 압축공기를 생성시키는 압축공기생성수단(20)과, 이 압축공기생성수단(20)과 제1공기호스(31)를 매개로 연결되는 공기탱크(30)와, 이 공기탱크(30)에 일단이 연결되고 중간의 소정부위에는 솔레노이드밸브(41)가 장착되며 타단에는 노즐(42)이 장착되는데 상기 노즐(42)의 끝단이 스타터모터(2)를 관통하여 전동기축(2b)을 향하도록 설치되는 제2공기호스(40)와, 상기 노즐(42)의 분사방향과 일치되는 전동기축(2b)상에 설치되어 전동기축(2b)과 일체로 회전되는 임펠러(50)와, 초기 시동시 이그니션스위치(1)의 온(ON)신호를 전달받아 솔레노이드밸브(41)를 개방시키고 시동 종료후 상기 이그니션스위치(1)의 오프(OFF)신호를 전달받아 솔레노이드밸브(41)를 밀폐시키도록 제어하는 전자제어유니트(60)로 구성되는 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치.
제 1항에 있어서, 상기 압축공기생성수단(20)은 쇽업소버피스톤(12)의 내부에 길이방향으로 형성되면서 일단이 쇽업소버피스톤(12)에 고정되도록 결합된 상기 제1공기호스(31)와 연결되는 압축공기통로(21)와, 이 압축공기통로(21)를 따라 직선왕복이동이 가능하도록 설치되는 압축공기피스톤(22)과, 일단이 상기 압축공기피스톤(22)에 결합되고 타단이 쇽업소버피스톤(12)의 바닥면(12a)을 관통하여 쇽업소버하우징(11)의 내부 바닥면(11a)에 고정되도록 설치되는 피스톤로드(23)와, 상기 압축공기피스톤(22)과 피스톤로드(23)의 내부를 일체로 관통하면서 일단은 압축공기통로(21)와 연결되고 타단은 쇽업소버하우징(11)의 바닥면(11a)을 관통하여 외부와 연결되도록 형성되는 외기유입통로(24)와, 상기 압축공기통로(21)와 연결되는 외기유입통로(24)의 끝단에 장착되어 쇽업소버(10)의 신장 작동시 개방되고 압축 작동시 밀폐되도록 작동되는 체크밸브(25)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1공기호스(31)는 쇽업소버(10)가 작동될 때 전체의 길이가 탄력적으로 증감되는 벨로우즈호스인 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치.
제 1항에 있어서, 상기 임펠러(50)는 노즐(42)을 통해 분사되는 압축공기의 힘을 전달받아 전자석코일(2a)의 기전력으로 회전되는 전동기축(2b)의 회전력을 증배시키도록 하는 것을 특징으로 하는 압축공기를 이용한 자동차의 시동보조장치.