KR20120134863A - 차량용 전자클러치의 전원제어 방법 - Google Patents

Abstract

차량의 수퍼차저, 워터펌프, 혹은 압축기 구동모터등의 구동원으로부터의 출력을 전달하거나 단속하는 전자클러치에 있어서, 마찰에 의한 슬립 시간을 증가시키는 인가 전압 제어 단계를 구비하고, 상기 인가 전압 제어 단계는, 전압을 점진적으로 상승시키는 선형 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 클러치의 전원 제어 방법이다. 그에 의하여, 클러치 전원인가시 정지되어 있던 피구동원의 관성에 의하여 구동원의 출력이 저하되는 현상을 감소함으로써 동력전달을 원활하게 함과 동시에 충분한 가속성능을 얻을 수 있다.

Description

차량용 전자클러치의 전원제어 방법{A METHOD FOR CONTROLLING VOLTAGE OF A ELECTROMAGNETIC CLUTCH FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량용 전자클러치의 전원제어 방법에 관한 것으로서, 특히, 차량의 수퍼차저, 워터펌프, 혹은 공조장치의 압축기용 구동모터등의 구동원으로부터의 출력을 피구동원에 전달하거나 단속하는 전자클러치에 있어서, 전자클러치에 전원을 인가할 때에 발생하는 슬립시간을 연장시킴으로써 피구동원의 관성에 의한 구동원의 출력저하를 감소시킬 수 있는 전자클러치의 전원제어 방법에 관한 것이다.

자동차에는 엔진이나 기타 구동원으로부터의 출력을 피구동원에 전달하기 위한 동력전달요소로서, 다양한 클러치장치가 사용되고 있다.

클러치는 구동원으로부터의 출력을 필요에 따라 피구동원으로 전달하거나 차단하는 역할을 하는 것으로서, 유압이나 스프링의 힘으로 마찰판이 눌려지는 것에 의하여 마찰력으로 구동토크를 전달하는 마찰클러치나, 전자력에 의하여 구동토크를 전달하는 전자클러치등이 알려져 있다.

예를 들어, 일부 자동차에는 엔진이 통상 흡입하는 표준 대기압 상태의 공기보다 많은 양의 혼합공기를 실린더내로 공급함으로써 더 큰 동력을 발생시키는 수퍼차져(Super charger)가 사용되며, 이러한 수퍼차져로부터의 출력을 단속(斷續)시키기 위하여 전자클러치가 사용된다. 또한, 차량용 엔진의 실린더 블록 또는 실린더 헤드에서 가열된 냉각수를 라디에이터로 순환시켜 엔진의 과열을 방지하기 위하여는 워터펌프가 사용되지만, 엔진의 온도가 일정한 수준에 도달하기 전까지는 엔진의 냉각이 불필요하므로, 워터펌프를 구동하는 경우에만 전자클러치를 동작시키거나 차단시킴으로써 동력을 단속한다.

또한, 자동차의 공조장치의 일부인 압축기는 엔진 또는 별도의 구동원인 모터로부터의 동력을 선택적으로 단속시킴으로써 증발기로 공급되는 냉매를 압축하여 응축기로 보내는 장치로서, 여기에도 마찬가지로 동력 전달장치로서 전자클러치가 사용되고 있다.

일반적으로 클러치 토크가 구동원의 토크보다 크면, 클러치가 피구동원에 접속될 때에 구동원의 회전속도가 일시적으로 저하하게 되며, 이러한 현상은 마찰클러치나 전자클러치의 어느 쪽에도 마찬가지로 나타난다.

구동원의 회전속도가 일시적으로 저하하게 되면, 동력전달이 원활하지 않음과 동시에 충분한 가속성능을 얻을 수가 없게 된다. 또한 피구동원의 저항이 크지 않은 경우에는 구동원의 회전속도가 계속적으로 저하하여, 구동원의 회전자체가 불안정하게 되거나 아예 정지하는 등의 현상이 발생하는 경우도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 전자클러치의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 차량용 전자클러치에 전원을 인가함으로써 구동원으로부터의 동력을 피구동원에 전달할 때에 전원인가시 정지되어 있던 피구동원의 관성에 의하여 구동원의 출력이 저하되는 현상을 감소함으로써 동력전달을 원활하게 함과 동시에 충분한 가속성능을 얻을 수 있는 차량용 전자클러치의 전원제어방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구동원으로부터의 동력을 피구동원으로 전달하기 위한 차량용 전자 클러치의 전원 제어 방법에 있어서, 마찰에 의한 슬립 시간을 증가시키는 인가 전압 제어 단계를 구비하고, 상기 인가 전압 제어 단계는, 전압을 점진적으로 상승시키는 선형 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자식 클러치의 전원 제어 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 인가 전압 제어 단계는, 상기 선형 제어 단계전에 상기 전압을 최초 흡착 전압까지 상승시키는 제1 승압 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 인가 전압 제어 단계는, 상기 선형 제어 단계이후에 상기 전압을 완전 흡착 전압까지 상승시키는 제2 승압 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 전자식 클러치의 전원제어 방법에 따르면, 차량용의 클러치에 인가되는 전압을 점진적으로 상승시켜 소정의 시간이 경과한 후 정격출력 전압에 도달하도록 제어함으로써, 구동측과 피구동측의 마찰에 의한 슬립(slip)시간을 증가시키도록 하였기 때문에, 클러치 전원인가시에 정지되어 있던 피구동원의 관성에 의하여 구동원의 출력이 저하되는 현상을 감소함으로써 동력전달을 원활하게 함과 동시에 충분한 가속성능을 얻을 수 있다는 장점을 가진다.

도 1은 일반적인 차량용 전자식 클러치의 단면도.
도 2는 종래의 전자식 클러치에 있어서, 시간경과에 따라 클러치에 인가되는 전압의 상태를 나타내는 도면.
도 3은, 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 1 실시예를 나타내는 도면으로서, 시간경과에 따라 클러치에 인가되는 전압의 상태를 나타내는 도면.
도 4는, 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 2 실시예를 나타내는 도면으로서, 시간경과에 따라 클러치에 인가되는 전압의 상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 3 실시예를 나타내는 도면으로서, 시간경과에 따라 클러치에 인가되는 전압의 상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 4 실시예를 나타내는 도면으로서, 시간경과에 따라 클러치에 인가되는 전압의 상태를 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 전자식 클러치의 구체적인 실시예를 설명한다.

도 1은, 일반적인 차량용 전자식 클러치의 단면도를 나타낸다. 전원인가 여부에 따라 구동측의 출력을 피구동측에 선택적으로 전달하는 전자클러치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 피동측(2)의 하우징(2a)에 개재되는 베어링(4)에 회전가능하게 설치됨과 아울러 구동축과 구동벨트(도시않됨)로 연결되며 그 측면에 마찰면(61)을 갖는 풀리(60)와, 상기 풀리(60)에 내장되고 피동측(2)의 하우징(2a)에 지지됨과 아울러 전원인가에 의해 흡인자속을 발생하는 필드 코일(62)과, 피동측(2)의 구동축(3)에 결합되는 허브(10)와, 상기 허브(10)와 결합되는 이너링(20) 및 상기 이너링(20)과 탄성부재(40)에 의해 연결/결합되는 아웃터링(30)과, 상기 아웃터링(30)과 리벳(55)에 의해 고정됨과 아울러 상기 필드 코일(62)이 발생하는 흡인자속에 의하여 상기 풀리(60)의 마찰면(61)에 흡착되어 상기 풀리(60)의 회전력을 압축기 구동축(3)에 전달하는 디스크(50) 등을 포함하여 이루어진다.

이와 같은 전자클러치(1)에 있어서, 필드 코일(62)에 전압을 인가하면, 디스크(50)가 풀리(60)의 마찰면(61)에 흡착되어, 구동측으로부터의 동력이 전달되는 풀리(60)의 회전력이 피동측에 전달된다.

필드 코일에 인가되는 전압은 통상 도 2와 같은 형태로 인가된다. 즉, 도시되지 않은 제어부로부터의 클러치 온(Clutch On) 신호에 의하여 필드 코일(62)에 정격출력 12V의 전압이 인가되며, 고정되어 있던 피동측으로서의 디스크(50)가 회전하고 있는 풀리(62)의 마찰면(61)에 순간적으로 흡착되므로, 상술한 바와 같이, 클러치가 피구동원에 접속될 때에는 구동원의 회전속도가 일시적으로 저하하는 현상이 발생하게 된다.

도 3은, 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 1 실시예에 있어서, 시간에 따라 클러치에 인가되는 전압의 상태를 나타내는 도면이다.

본 제 1 실시예에 있어서는, 필드 코일(62)에 정격출력 12V의 전압을 클러치 온신호에 따라 즉시 인가하는 것이 아니고, 클러치 온 신호가 전달된 후, 일정시간이 경과하여 점진적으로 상승함으로써 정격출력 전압에 도달하도록 제어한다.

즉, 디스크(50)가 구동측의 풀리(62)의 마찰면(61)에 순간적으로 흡착되지 않고, 최초 흡착시부터 완전 흡착시까지 시간의 경과를 두고 점차적으로 흡착되도록 제어하고 있기 때문에, 종래의 전자식 클러치에서와 같이 회전하는 풀리(62)가 정지된 디스크(50)의 정지된 관성에 의하여 구동원의 출력이 일시적으로 저하되는 문제점을 해결할 수 있게 되는 것이다.

도 4는, 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 2 실시예를 나타내는 도면으로서, 본 제 2 실시예에서는, 전자식 클러치에 인가되는 전압이, 인가와 동시에 구동측(풀리)이 피구동측(디스크)에 최초로 흡착되는 제 1 전압값으로 증가되고, 시간의 경과에 따라 선형적으로 증가하여 정격출력 전압이 되도록 제어하는 것이다. 이와 같은 실시예는, 피동측의 부하가 비교적 작은 경우에, 제 1 전압값만 인가하여도 초기의 흡착에 의한 피구동측의 관성이 크게 문제되지 않을 때 채택가능하다. 이와 같은 실시예는 예를 들면 차량의 수퍼차져와 같이 인가전압이 다소 낮고 부하도 낮은 경우에 대한 전자식 클러치등에 적용하는데에 적절하다.

도 5는 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 3 실시예를 나타내는 도면으로서, 본 실시예서는, 전자식 클러치에 인가되는 전압이, 인가후 시간의 경과에 따라 선형적으로 증가하여 구동측(풀리)이 피구동측(디스크)에 완전히 흡착되는 제 2 전압값으로 증가됨과 동시에 정격출력 전압이 되도록 제어하는 경우를 나타낸다.

이와 같은 경우는 디스크의 최초 흡착시에는 비교적 낮은 전압이 인가되어도 상관없지만, 부하가 상대적으로 큰 경우에 적절하다.

도 6은 본 발명에 따른 전자식 클러치의 제 4 실시예를 나타내는 도면으로서, 이 실시예에서는, 전자식 클러치에 인가되는 전압이, 인가와 동시에 구동측(풀리)이 피구동측(디스크)에 최초흡착되는 제 1 전압값으로 증가되고, 시간의 경과에 따라 선형적으로 증가한 후, 구동측(풀리)이 피구동측(디스크)에 완전흡착되는 제 2 전압값으로 다시 증가됨과 동시에 정격출력 전압이 되도록 제어되는 경우이다.

이와 같은 경우는, 구동측이 피구동측에 최초로 흡착할 때 어느 정도 이상의 전압을 필요로 하고, 아울러 부하가 상대적으로 낮은 경우로서, 예를 들어 차량용 공조장치의 압축기에 사용하기에 적합한 경우를 들 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 구동원으로부터의 동력을 피구동원으로 전달하기 위한 차량용 전자 클러치의 전원 제어 방법에 있어서,
   마찰에 의한 슬립 시간을 증가시키는 인가 전압 제어 단계를 구비하고, 상기 인가 전압 제어 단계는, 전압을 점진적으로 상승시키는 선형 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 클러치의 전원 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 인가 전압 제어 단계는, 상기 선형 제어 단계전에 상기 전압을 최초 흡착 전압까지 상승시키는 제1 승압 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 클러치의 전원 제어 방법.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 인가 전압 제어 단계는, 상기 선형 제어 단계이후에 상기 전압을 완전 흡착 전압까지 상승시키는 제2 승압 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 클러치의 전원 제어 방법.
   

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