KR100534861B1 - 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치에 관한 것으로, 차량의 구동 계통에서 발생하는 기어류의 백래쉬를 정차후 출발시 프리로드를 인가하여 흡수함으로써, 급작스러운 토오크의 변동에 따른 차체의 충격과 소음의 발생을 줄일 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 프로펠러 샤프트(32)와 연결된 변속기(10)의 출력축(12)상에 설치된 출력 기어(14)와; 이 출력 기어(14)에 치합되는 아이들 기어(18)를 갖춘 아이들축(16) 및; 주행중인 차량이 정차하는 경우에 상기 아이들축(16)에 회전 구동력을 인가하여 아이들 기어(18)의 회전을 통해 상기 프로펠러 샤프트(32)를 회전시키며, 정차중인 차량이 가속하는 경우에 상기 아이들축(16)에 인가되는 회전 구동력을 제한하는 프리로드 인가 및 해제부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 구동계의 백래쉬 저감장치{backlash reduction system for power train of automotive vehicles}

본 발명은 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정차후 출발시 차량의 구동계에서 발생하는 기어의 백래쉬를 흡수하여 급격한 토오크의 변동에 따라 유발되는 충격과 소음을 줄일 수 있도록 하는 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 구동 계통은 연료의 연소시 발생되는 화학적 열에너지를 기관의 구동에 필요한 기계적 일에너지로 전환시키는 엔진과, 이 엔진으로부터 발생된 구동력을 주행 상태에 따라 적정의 변속비로 변환하여 출력하는 변속기 및, 이 변속기로부터 출력되는 구동력을 구동 차륜에 전달하는 차동 장치 등을 포함하여 구성된다.

그런데, 차량의 구동 계통에 있어 변속기와 차동 장치에는 각종 기어류가 구비되어 있으며, 이들 기어류들은 서로 치합된 상태를 유지하고 있는 데, 기어류 사이의 치합 관계에서는 필연적으로 백래쉬의 수반이 있게 된다.

따라서, 정차중인 차량이 출발할 때에는 구동 계통이 가지는 전체 백래쉬와 급작스러운 토오크의 변동에 의해 심한 충격과 소음이 유발되어지는 바, 이러한 구동 계통에서 발생하는 전체 백래쉬는 차량의 차동 장치에서 주로 발생하는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 구동 계통에서 발생하는 기어류의 백래쉬를 정차후 출발시 프리로드(preload)를 인가하여 흡수함으로써, 급작스러운 토오크의 변동에 따른 차체의 충격과 소음의 발생을 줄일 수 있도록 하는 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프로펠러 샤프트와 연결된 변속기의 출력축상에 설치된 출력 기어와; 이 출력 기어에 치합되는 아이들 기어를 갖춘 아이들축 및; 주행중인 차량이 정차하는 경우에 상기 아이들축에 회전 구동력을 인가하여 아이들 기어의 회전을 통해 상기 프로펠러 샤프트를 회전시키며, 정차중인 차량이 가속하는 경우에 상기 아이들축에 인가되는 회전 구동력을 제한하는 프리로드 인가 및 해제부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 프리로드 인가 및 해제부의 구성과 이의 설치 상태를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 프리로드 인가 및 해제부의 구성과 이의 설치 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 시동중 정차 상태에서 출발이 이루어지는 경우 이를 감지하여 구동계에 프리로드를 인가함으로써 치합된 기어류에서 발생하는 백래쉬를 제거할 수 있도록 구성된다.

이를 위해, 본 발명은 차량의 시동 상태를 검출하는 시동 감지부와, 차량의 차속을 검출하는 차속 감지부, 운전자에 의한 가속 의지를 검출하는 가속 감지부, 차량의 변속 상태를 검출하는 변속 감지부 및, 클러치의 작동 상태를 검출하는 동력 단속 감지부를 각각 입력 수단으로 한다.

그리고, 본 발명은 상기 입력 수단으로부터 차량이 시동중이면서 정차된 상태임을 검출하는 경우에 구동계에서 수반되는 기어류의 백래쉬를 인위적으로 제거하는 제어를 실시하는 제어부를 제어 수단으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어 수단으로부터 출력되는 제어 신호에 따라 차량의 구동계에 있어 치합된 기어류에 인위적인 프리로드를 인가하여 백래쉬의 제거를 도모함과 더불어 백래쉬의 제거후 주행이 이루어지면 인위적인 프리로드를 해제시키도록 하는 프리로드 인가 및 해제부를 출력 수단으로 한다.

여기서, 상기 시동 감지부는 시동 스위치의 절환 상태를 검출하는 검출 센서로 구현되고, 상기 차속 감지부는 차량의 차속 정도를 검출하는 차속 센서로 구현되며, 상기 가속 감지부는 운전자에 의해 조작되는 액셀 페달에 대한 작동 상태를 검출하는 가속 스위치로 구현되는 것이다.

또한, 상기 변속 감지부는 운전자에 의해 행해지는 변속 조작에 따른 변속기의 기어류에 대한 위치를 검출하는 기어 포지션 센서로 구현되고, 상기 동력 단속 감지부는 운전자에 의해 조작되는 클러치 페달에 대한 작동 상태를 검출하는 클러치 스위치로 구현되는 것이다.

그리고, 상기 제어부는 차량이 시동 상태임을 검출하는 경우에 상기 프리로드 인가 및 해제부의 작동을 도모하여 차량의 구동계에서 발생하는 기어류의 백래쉬를 인위적으로 흡수함과 더불어, 차량이 시동 상태에서 주행이 이루어진 상태임을 검출하는 경우에 상기 프리로드 인가 및 해제부의 작동을 해지시키도록 하는 제어 신호를 출력하도록 되어 있다.

한편, 상기 프리로드 인가 및 해제부는 도 2에 도시된 바와 같이, 변속기(10)의 출력축(12)상에 설치된 출력 기어(14)에 아이들축(16)상에 설치된 아이들 기어(18)가 치합되고, 상기 아이들축(16)에는 아이들 기어(18)에 회전력을 전달하도록 유압에 의해 회전이 이루어지는 유체 작동 베인(20)이 결합되며, 이 유체 작동 베인(20)에는 유체의 가압 및 공급을 도모하는 펌프(22)가 공급 관로(24)를 매개로 연결되어 있다.

그리고, 상기 공급 관로(24)상에는 상기 펌프(22)로부터 토출되는 작동유의 압력을 일정 상태로 유지시키는 압력 조절 밸브(26)와, 상기 공급 관로(24)를 통해 유체 작동 베인(20)으로 공급되는 작동유를 귀환 관로(28)로 리턴시키는 바이 패스 밸브(30)가 각각 설치되어 있다.

여기서, 상기 압력 조절 밸브(26)는 구동계가 가지는 전체 백래쉬를 제거함에 필요로 하는 최소한의 프리로드를 구동계에 인가할 수 있을 정도의 압력을 조압할 수 있도록 설정된다.

또한, 상기 펌프(22)와 바이 패스 밸브(30)는 상기 제어부인 제어 유니트(33)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 작동이 조절된다.

한편, 상기 변속기(10)에는 메인 샤프트(10a)와 카운터 샤프트(10b)에 다수의 스피드 기어(10c)가 상호 치합되게 설치되고, 상기 메인 샤프트(10a)는 클러치(11)를 매개로 엔진(도시안됨)과 연결되어 있다.

또한, 상기 출력 기어(14)에는 프로펠러 샤프트(32)가 연결되고, 이 프로펠러 샤프트(32)의 후단부에는 차동 장치(34)가 연결되며, 이 차동 장치(34)의 차동 기어(34a)에는 구동 샤프트(36)가 설치되어 있다.

도면 중 미설명 부호 29는 오일 저장 탱크이다.

그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 프리로드 인가 및 해제부는 상기 아이들축(16)상에 감속기(38)를 매개로 모터(40)가 설치되고, 이 모터(40)는 상기 제어 유니트(33)의 제어에 따라 구동이 이루어지는 구조로 이루어진다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 프리로드 인가 및 해제부는 상기 모터(40)의 구동에 따라 감속기(38)를 통해 상기 아이들축(16)이 구동력을 전달받아 아이들 기어(18)를 회전시키게 되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치의 작동을 설명한다.

먼저, 상기 제어 유니트(33)가 시동 감지부와 차속 감지부를 매개로 시동이 온 상태이면서 차속이 제로인 상태, 즉 차량이 주행중에 정차한 상태임을 검출하게 되면, 상기 펌프(22)에 작동 신호를 출력하게 된다.

그리하여, 상기 펌프(22)로부터 토출되는 작동유는 상기 압력 조절 밸브(26)에 의해 적정의 압력으로 조절된 상태에서 상기 유체 작동 베인(20)으로 공급되어 이의 회전을 도모하게 된다.

그리고, 상기 유체 작동 베인(20)이 회전되면, 이에 연결된 아이들축(16)이 회전하면서 아이들 기어(18)를 회전시키게 되고, 이 아이들 기어(18)는 이에 치합된 출력 기어(14)를 회전시켜 출력축(12)을 회전시키게 되며, 이 출력축(12)의 회전에 따라 이에 연결된 상기 프로펠러 샤프트(32)가 회전하게 되므로, 상기 차동 장치(34)내 차동 기어(34a)에서 발생하는 백래쉬는 제거될 수 있게 된다.

또한, 시동 감지부와 변속 감지부 및 가속 감지부를 매개로 시동이 온 상태이면서 해당 기어열의 치합이 이루어지게 되는 변속이 이루어짐과 더불어 가속이 실시되는 상태, 즉 정차중인 차량이 가속되는 상태임을 검출하게 되면, 상기 제어 유니트(33)는 바이 패스 밸브(30)에 제어 신호를 출력하여 이를 개방시키게 되고, 이 바이 패스 밸브(30)의 개방에 따라 상기 공급 관로(24)내의 작동유는 유체 작동 베인(20)으로 공급되지 않고 바로 귀환 관로(28)를 통해 오일 저장 탱크(29)내로 리턴된다.

이에 따라, 상기 아이들축(16)과 아이들 기어(18)에는 더 이상 외력에 의한 구동이 이루어지지 않고, 상기 변속기(10)의 작동에 따른 공회전만하게 된다.

이때, 상기 제어 유니트(33)는 상기 펌프(22)에 작동 중지 신호를 출력하여, 더 이상 불필요한 동력의 낭비를 막게 한다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 프리로드 인가 및 해제부의 작동은 제1실시예에서와 동일한 바, 즉 상기 제어 유니트(33)가 시동이 온 상태이면서 차량이 정차한 상태임을 검출하는 경우에 상기 모터(40)에 작동 신호를 출력하게 되고, 이 모터(40)의 구동에 따라 상기 감속기(38)를 통해 증대된 구동력이 상기 아이들축(16)으로 전달되고, 이 아이들축(16)축의 회전에 따라 상기 아이들 기어(18)가 회전되어 상기 출력 기어(14)와 프로펠러 샤프트(32)를 회전시키게 되며, 이에 따라 상기 차동 장치(34)에서 차동 기어(34a)의 백래쉬가 제거되어진다.

또한, 시동이 온 상태에서 가속이 이루어지게 되면, 상기 제어 유니트(33)는 모터(40)의 구동을 멈추어 더 이상 불필요한 동력의 낭비를 막게 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치에 의하면, 주행중인 차량이 정차 상태를 검출하는 경우에 프로펠러 샤프트(32)와 연결된 출력 기어(14)에 인위적인 외력을 가하여 차동 장치(34)내 차동 기어(34a)에서 발생하는 기어의 백래쉬를 제거함으로써, 차량의 출발시 급작스러운 토오크의 변동에 따른 충격과 소음을 줄일 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치의 구성을 도시한 블럭도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 프리로드 인가 및 해제부의 구성과 이의 설치 상태를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 프리로드 인가 및 해제부의 구성과 이의 설치 상태를 개략적으로 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-변속기 12-출력축

14-출력 기어 16-아이들축

18-아이들 기어 20-유체 작동 베인

22-펌프 24-공급 관로

26-압력 조절 밸브 28-귀환 관로

30-바이 패스 밸브 32-프로펠러 샤프트

34-차동 장치 36-구동 샤프트

38-감속기 40-모터

Claims (6)

1. 차량의 시동 상태를 검출하는 시동 감지부와, 차속을 검출하는 차속 감지부, 운전자에 의한 가속 의지를 검출하는 가속 감지부, 변속 상태를 검출하는 변속 감지부 및, 클러치의 작동 상태를 검출하는 동력 단속 감지부를 갖춘 입력 수단과;

   상기 입력 수단으로부터 차량이 시동중이면서 정차된 상태임을 검출하면 구동계의 기어류에서 발생하는 백래쉬를 제거하는 제어를 시행하고, 정차중 가속 상태를 검출하면 백래쉬 제거를 종료하는 제어를 시행하는 제어부를 구비한 제어 수단 및;

   상기 제어 수단으로부터 출력되는 제어 신호에 따라 구동계 기어류에 프리로드를 가해 백래쉬를 제거하고, 백래쉬의 제거후 주행이 이루어지면 프리로드를 해제시키도록 하는 프리로드 인가 및 해제부를 출력 수단으로 구성하되;

   상기 프리로드 인가 및 해제부는 프로펠러 샤프트(32)와 연결된 변속기(10)의 출력축(12)상에 설치된 출력 기어(14)와, 상기 출력 기어(14)에 치합되는 아이들 기어(18)를 갖춘 아이들축(16), 상기 아이들축(16)에 연결된 유체 작동 베인(20), 상기 유체 작동 베인(20)에 공급 관로(24)를 매개로 작동유의 공급을 도모하는 펌프(22), 상기 유체 작동 베인(20)에 공급되는 작동유의 압력을 일정 상태로 유지하도록 상기 공급 관로(24)상에 설치된 압력 조절 밸브(26) 및, 상기 공급 관로(24)를 통해 유체 작동 베인(20)으로 공급되는 작동유를 귀환 관로(28)로 리턴시키는 바이 패스 밸브(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 펌프(22)와 바이 패스 밸브(30)는 각각 제어 유니트(33)에 의해 작동의 개시와 종료 및 개폐를 각각 제어받도록 된 것을 특징으로 하는 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 압력 조절 밸브(26)는 상기 유체 작동 베인(20)을 매개로 상기 아이들축(16)을 회전시켜 구동계가 가지는 전체 백래쉬를 제거하는 데 필요로 하는 최소한의 프리로드를 발생시킬 수 있을 정도의 압력을 조압하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리로드 인가 및 해제부는 상기 아이들축(16)에 연결된 감속기(38)와, 이 감속기(38)에 동력을 인가하는 모터(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 모터(40)는 제어 유니트(33)에 의해 작동의 개시와 종료를 제어받도록 된 것을 특징으로 하는 자동차 구동계의 백래쉬 저감장치.