KR20080051733A - 차량의 시동장치 및 그것의 제어방법 - Google Patents

Abstract

차량의 시동장치로, 엔진 시동 온이 요구되면 엔진의 회전 및 주행 여부에 따라 링기어와 피니언 기어의 치합을 제어하여 치합 쇼크가 발생되지 않도록 하는 것이다.

본 발명은 시동 온 요구가 검출되면 엔진이 회전되고 있는 상태인지를 판단하는 과정, 엔진이 정지중인 상태이면 시동장치에 전원을 공급하여 링기어와 피니언 기어를 치합시켜 엔진을 시동 온시키는 과정, 엔진이 회전중인 상태이면 주행중인지를 판단하는 과정, 엔진이 회전중이고, 주행중인 상태이면 시동장치에 전원을 공급하여 링기어와 피니언 기어를 치합시켜 엔진을 시동 온시키는 과정, 엔진이 회전중이고 정차중인 상태이면 시동장치로의 전원공급을 차단하여 링기어와 피니언 기어의 치합이 이루어지지 않도록 하는 과정을 포함한다.

시동장치, 링기어, 피니언 기어, 치합, 엔진 회전

Description

차량의 시동장치 및 그것의 제어방법{Starter Motor Control Apparatus For Vehicle and Method Thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 시동장치에 대한 개략적인 구성 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 시동장치 제어를 실행하는 흐름도이다.

도 3은 종래의 차량에 적용되는 시동장치의 구성도로, 시동시의 동작 상태를 나타내는 도면이다.

도 4는 종래의 차량의 시동장치에서 치합 충격을 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 이그니션 스위치 110 : 엔진 회전수 검출부

120 : 차속 검출부 130 : 제어부

140 : 시동장치

본 발명은 차량의 시동장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 이그니션 스위치 로부터 시동 온이 요구되면 엔진의 회전 및 차량의 주행 여부에 따라 링기어(Ring Gear)와 피니언 기어(Pinion Gear)의 치합을 제어하여 치합 쇼크가 발생되지 않도록 하는 차량의 시동장치 및 그것의 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 엔진 시동을 위한 스타터(Starter)라는 별도의 시동장치를 적용하고 있는데, 이는 도 3에 도시된 바와 같으며 작동은 다음과 같이 수행된다.

대기상태에서 이그니션 스위치(SW)의 접점이 온 되면 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)에 배터리(BAT)의 전원이 공급되며, 이에 따라 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)은 자화되어 전자석으로 동작된다.

따라서, 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)에서는 리턴 스프링(7)의 탄성력을 이기는 인력이 작용하여 플런저(5)를 화살표 방향으로 슬라이딩시키게 되며, 이에 따라 플런저(5)의 일측 단부에 설치되는 작동레버(9)가 동작되어 모터(15)의 회전축에 설치되어 있는 피니언 기어(11)와 크랭크 샤프트의 일측 종단부에 설치되는 링기어(13)가 결합되어 맞물리게 된다.

이 상태에서 모터(15)에는 배터리(BAT)의 전원이 공급되므로, 모터(15)가 일정한 토크로 기동하여 크랭크 샤프트를 일정한 회전수로 회전시키는 크랭킹(Cranking)을 수행한다.

엔진의 시동 온에 따라 이그니션 스위치(SW)의 접점이 스타트의 접점에서 온 접점으로 리턴되면 풀인코일(1)과 홀딩코일(3)에는 배터리(BAT) 전원의 공급이 차단되므로 자기력을 상실하게 된다.

따라서, 리턴 스프링(7)의 복원력에 의해 작동레버(9)가 동작되어 피니언 기 어(11)가 링기어(13)로부터 이탈된다.

상기와 같이 엔진 시동장치는 시동 요구에 따라 피니언 기어(11)가 링기어(13)와 치합되며, 모터(15)는 상당히 큰 기동 토크를 발생시켜 피니언 기어(11)가 결합하고 있는 링기어(13)를 회전시키는 크랭킹으로 엔진을 시동 온시킨다.

엔진의 시동이 온을 유지하는 상태에서 이그니션 스위치의 접점을 오프로 선택하여 엔진 시동을 오프하게 되면 엔진의 일정시간 동안 회전을 반복하게 되며, 회전이 종료되는 시점에서 정회전과 역회전을 반복한다.

이와 같이 엔진의 시동 오프가 진행되고 있으나, 링기어가 정지되지 않은 상태에서 엔진의 시동 요구가 검출되면 피니언 기어는 정회전 혹은 역회전하고 있는 링기어와 취합하면서 큰 충격의 토크를 받아 파손되거나 내구성이 감소되는 문제점을 발생시킨다.

도 4에서 "A"점은 피니언 기어와 링 기어가 치합되는 순간에 발생하는 충격이고, "B" 점은 크랭킹에 따른 엔진의 폭발 행정에서 시동 장치에 전달되는 충격이며, "C" 점은 링 기어가 역회전하는 상태에서 피니언 기어가 치합되어 발생되는 충격이다

각 상황별 시동장치에 미치는 스트레스(Stress)를 비교하면 하기의 표 1과 같다.

스트레스 발생모드			비율
일반 스트레스	치합	시동장치가 작동하여 피니언 기어와 링기어가 치합하는 순간에 발생하는 충격	1
	크랭킹	치합후 크랭킹 시 발생하는 충격	0.3
이상 스트레스	재진입	링기어가 회전하는 상태에서 피니언 기어가 치합되는 순간에 발생하는 충격	2.5
	역회전 재진입	시동 오프 종료시점에서 링기어가 역회전하는 순간에 피니언 기어가 치합되어 발생하는 충격	3

상기와 표에서 링기어가 회전하는 상태에서 피니언 기어의 치합이 발생하거나 링기어가 역회전하는 순간에 피니언 기어가 치합되는 경우 피니언 기어에는 상당히 큰 쇼크가 유입되고, 이로 인하여 심한 경우 피니언 기어의 파손이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 이그니션 스위치로부터 엔진 시동 온이 요구되면 엔진의 회전여부와 차량의 주행 여부에 따라 링기어와 피니어 기어의 치합을 제어 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 시동장치는 이그니션 키로 선택되는 접점 정보를 제어부에 제공하는 이그니션 스위치; 엔진 회전수의 정보를 제어부에 제공하는 엔진 회전수 검출부; 변속기 출력축의 회전수로부터 차속 정보를 제어부에 제공하는 차속 검출부; 상기 이그니션 스위치에서 엔진 시동 온을 요구하는 정보가 검출되면 엔진 회전수 검출부의 정보 및 차속 검출부의 정보를 분석하여 시동장치의 작동을 제어하는 제어부 및; 상기 제어부의 제어신호에 따라 작동되어 피니언 기어와 링기어를 치합하는 시동장치를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 특징은 시동 온 요구가 검출되면 엔진이 회전되고 있 는 상태인지를 판단하는 과정; 엔진이 정지중인 상태이면 시동장치에 전원을 공급하여 링기어와 피니언 기어를 치합시켜 엔진을 시동 온시키는 과정; 엔진이 회전중인 상태이면 주행중인지를 판단하는 과정; 엔진이 회전중이고, 주행중인 상태이면 시동장치에 전원을 공급하여 링기어와 피니언 기어를 치합시켜 엔진을 시동 온시키는 과정; 엔진이 회전중이고 정차중인 상태이면 시동장치로의 전원공급을 차단하여 링기어와 피니언 기어의 치합이 이루어지지 않도록 하는 과정을 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 시동장치의 구성 블록도이다.

도시된 바와 같이 이그니션 스위치(100)와 엔진 회전수 검출부(110), 차속 검출부(120), 제어부(130) 및 시동장치(140)를 포함한다.

이그니션 스위치(100)는 'Lock', 'Off', 'Acc', 'On', 'Start' 접점으로 이루어지며, 이그니션 키에 의해 선택되는 접점의 정보를 제어부(130)에 제공한다.

엔진 회전수 검출부(110)는 크랭크 샤프트 위치센서 혹은 캠 샤프트 위치센 서로 이루어지며, 엔진 회전수를 검출하기 위한 크랭크 샤프트의 회전 각도 혹은 캠 샤프트의 회전 각도 정보를 제어부(107)에 제공한다.

차속 검출부(120)는 변속기 출력축의 회전수로부터 현재의 차속을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(130)에 제공한다.

제어부(130)는 이그니션 스위치(100)에서 엔진 시동 온을 요구하는 정보가 검출되면 엔진 회전수 검출부(110)의 정보 및 차속 검출부(120)의 정보를 분석하여 시동장치(140)의 작동을 제어한다.

상기 제어부(130)는 엔진 시동 온이 요구되는 상태에서 엔진이 회전되고, 차량이 정차중이면 시동장치(140)의 작동을 억제하여 회전하는 링기어와 피니언 기어의 치합이 발생되지 않도록 한다.

또한, 상기 제어부(130)는 엔진 시동 온이 요구되는 엔진이 회전되고 차속이 검출되는 상태이면 시동장치(140)를 작동시켜 링기어와 피니언 기어가 치합되어 비상 상태에서의 엔진 시동 온이 실행되도록 있도록 한다.

시동장치(140)는 상기 제어부(130)에서 인가되는 제어신호에 따라 작동되어 시동 온 요구시에 피니언 기어가 크랭크 샤프트에 장착되는 링기어와 치합이 이루어질 수 있도록 한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제어부(130)는 대기상태에서 이그니션 스위치(100)로부터 시동 접점 선택이 검출되면(S101) 엔진 회전수 검출부(110)로부터 엔진 회전수를 검출하고(S102) 차 속 검출부(120)로부터 현재의 차속을 검출한다(S103).

이후, 현재 엔진이 회전중인 상태, 즉 엔진 시동 온을 유지하고 있는 상태이거나 엔진 시동이 정지 제어되고 있으나 정지 완료되지 않고 회전되고 있는 상태인지를 판단한다(S104).

상기 S104의 판단에서 엔진이 회전중이지 않은 상태이면 정상적인 조건에서의 시동 요구인 것으로 판단하여 시동장치(140)에 전원을 공급한다(S105).

따라서, 피니언 기어가 링기어와 치합되어(S106) 엔진 시동을 위한 정상적인 크랭킹이 이루어질 수 있도록 한다(S107).

그러나, 상기 S104의 판단에서 엔진이 회전되고 있는 상태이면 차속의 분석으로 주행중인 상태인지를 판단한다(S110).

상기 S110에서 차량이 주행중인 상태이면 배터리의 용량 부족 등의 비상 상태 시동 온 요구로 판단하여 시동장치(140)에 전원을 공급한다(S111).

따라서, 피니언 기어가 링기어와 치합되어(S112) 엔진 시동을 위한 정상적인 크랭킹이 이루어질 수 있도록 한다(S113).

또한, 상기 S110의 판단에서 엔진이 회전되고 있으나 차량이 정차중인 상태이면 엔진의 시동 온이 유지되고 있는 상태이거나 시동 정지 제어되었으나 엔진이 완전히 정지되지 않은 상태에서 엔진 시동 온이 재 요구되는 상태로 판단한다.

따라서, 시동장치(140)에는 전원 공급을 차단하여(S120) 시동장치(140)가 동작되지 않도록 한다(S121).

그러므로, 엔진이 회전되고 있으며, 정차중인 상태에서는 엔진 시동 온이 요 구되더라도 링기어와 피니언 기어의 치합이 이루어지지 않도록 함으로써, 엔진 시동이 불가 상태를 유지한다(S122).

상기에서는 엔진 시동이 오프를 유지하는 것을 전제로 하여 설명하였다.

또한, 엔진이 정상적인 시동 온을 유지하고 있는 상태에서 이그니션 스위치(100)로부터 엔진 시동 온 요구가 검출되는 경우에는 시동장치(140)로의 전원공급을 차단하여 링기어와 피니언 기어의 치합이 이루어지지 않도록 한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상기한 구성에 의하여 본 발명은 엔진이 회전되고 차량이 정차중인 상태에서 엔진의 시동 요구가 검출되면 시동장치의 동작이 이루어지지 않도록 함으로써, 링기어와 피니언 기어의 치합에 의한 쇼크가 발생되지 않는 효과가 있다.

또한, 엔진이 회전되고 차량이 주행중인 상태에서 엔진 시동 요구가 검출되면 시동장치에 정상적인 전원을 공급하여 비상 상태에서의 시동 온이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 기대된다.

Claims (6)

1. 이그니션 키로 선택되는 접점 정보를 제어부에 제공하는 이그니션 스위치;

   엔진 회전수의 정보를 제어부에 제공하는 엔진 회전수 검출부;

   변속기 출력축의 회전수로부터 차속 정보를 제어부에 제공하는 차속 검출부;

   상기 이그니션 스위치에서 엔진 시동 온을 요구하는 정보가 검출되면 엔진 회전수 검출부의 정보 및 차속 검출부의 정보를 분석하여 시동장치의 작동을 제어하는 제어부 및;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 작동되어 피니언 기어와 링기어를 치합하는 시동장치를 포함하는 차량의 시동장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 엔진이 회전하고 있는 정차 상태에서 시동 온이 요구되면 시동장치의 작동을 억제하여 링기어와 피니언 기어의 치합이 발생되지 않도록 하는 차량의 시동장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 엔진이 회전하고 차량이 주행중인 상태에서 시동 온이 요구되면 시동장치를 작동시켜 링기어와 피니언 기어의 정상적인 치합을 제공하는 차량의 시동장치.
4. 제1항에서 있어서,

   상기 제어부는 엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 시동 온이 요구되면 시동장치의 작동을 억제하여 링기어와 피니언 기어의 치합이 발생되지 않도록 하는 차량의 시동장치.
5. 시동 온 요구가 검출되면 엔진이 회전되고 있는 상태인지를 판단하는 과정;

   엔진이 정지중인 상태이면 시동장치에 전원을 공급하여 링기어와 피니언 기어를 치합시켜 엔진을 시동 온시키는 과정;

   엔진이 회전중인 상태이면 주행중인지를 판단하는 과정;

   엔진이 회전중이고, 주행중인 상태이면 시동장치에 전원을 공급하여 링기어와 피니언 기어를 치합시켜 엔진을 시동 온 시키는 과정;

   엔진이 회전중이고 정차중인 상태이면 시동장치로의 전원공급을 차단하여 링기어와 피니언 기어의 치합이 이루어지지 않도록 하는 과정을 포함하는 차량의 시동장치 제어방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 엔진 시동이 온을 유지하고 있는 상태에서 시동 온 요구가 검출되면 시동장치로의 전원공급을 차단하여 링기어와 피니언 기어의 치합이 발생되지 않도록 하는 차량의 시동장치 제어방법.

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