KR101382352B1 - 엔진의 동력 전달계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속기와 리어액슬을 연결하는 프로펠러 샤프트 상에 토크 측정기를 장착하여 프로펠러 샤프트에서 직접적으로 실시간 토크를 측정 및 제어함으로써, 모든 운전 영역에서 차량의 운전성 및 반응성을 향상시키며, 독립적 연료분사 시스템을 통한 차량 동력제어가 가능하도록 하는 엔진의 동력 전달계를 제공한다.

동력 전달계, 프로펠러 샤프트, 토크 측정기

Description

엔진의 동력 전달계{POWER TRAIN SYSTEM OF ENGINE}

본 발명은 엔진의 동력 전달계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속기와 리어액슬을 연결하는 프로펠러 샤프트 상에 토크 측정기를 장착하여 프로펠러 샤프트에서 직접적으로 실시간 토크를 측정 및 제어할 수 있는 엔진 동력 전달계에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 동력 전달계는 엔진의 동력을 전달받는 변속기와, 뒷바퀴를 연결하는 리어액슬과, 리어액슬과 변속기를 연결하며 변속기의 동력을 리어액슬로 전달하는 프로펠러 샤프트로 구성된다.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 동력 전달계를 도시한 도면으로, 도면을 참조하면, 엔진(1)이 작동하여 발생되는 동력은 클러치(3)를 통하여 변속기(5)로 전달되고, 상기 변속기(5)와 연결되는 프로펠러 샤프트(7)를 통하여 리어액슬(9)로 전달된다.

상기 리어액슬(9)은 상기 프로펠러 샤프트(7)로부터 동력을 전달받아 차량이 요철로를 주행하거나 선회할 때 원활히 회전될 수 있도록 좌우 구동바퀴의 구동력을 차동시켜 후륜(11)에 전달하게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 엔진의 동력 전달계에서 차량의 구동력에 의해 발생하는 토크는 운전자의 엑셀 개도에 의한 연료분사에서 차량의 최종출력에 이르기까지 서로 물리적으로 연계되어 있으며, 각 지점에서 서로 다른 토크 값이 발생하게 된다.

먼저, 상기 변속기(5)와 엔진(1)에서 발생되는 토크 사이에는, 변속비(Gear Ratio), 클러치(3) 등 여러 중간 단계를 거치기 때문에, 실제 가용되는 상기 변속기(5)의 출력토크를 내기 위해서는 보다 많은 엔진토크가 발생되어야 하고, 엔진(1) 자체에서도 마찰 등의 에너지 손실이 있으므로, 이를 제외한 실제 가용 엔진토크는 보통 인너토크로 표현된다.

이러한 총 인너 토크는 FMTC(Fuel mass Torque Converter) 맵에 의해 분사되는 목표 연료량으로 계산되는데, 이 연료량은 FIE(Fuel Injection Equipment)시스템의 인젝터 맵(즉, Start of Injection 및 Energizing Time 계산값)을 통해 결정된다.

그러나 상기와 같은 종래의 엔진 동력 전달계에서는, 차량 운전성 및 반응성 측면에서 운전자가 실제로 제어하는 토크는 상기 변속기(5)의 출력토크이지만, 차량에서는 토크를 직접적으로 측정할 수 있는 계측장비가 없기 때문에, 이를 연료량으로 환산하여 제어되며, FMTC(Fuel Mass Torque Converter) 맵에 의해 연료량을 토크로 전환한다 할지라도, 완전한 선형성을 가지고 환산 될 수 없는 문제점이 있다.

또한, 인젝터, 코킹 등과 같은 비정상적인 FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템 조건에서 차량 출력저하에 직접적으로 영향을 미치게 되고, 디젤 엔진에서는 각종 디젤 후처리장치인 DPF(DIESEL PARTICULATE FILTER Trap), LNT(Lean NOx Trap) 및 SCR(Selective Catalytic Reduction)의 적용으로 연료량으로는 정확한 토크 측정 작업이 용이하지 않아 토크제어가 어려워지는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 변속기와 리어액슬을 연결하는 프로펠러 샤프트 상에 토크 측정기를 장착하여 프로펠러 샤프트에서 직접적으로 실시간 토크를 측정 및 제어함으로써, 모든 운전 영역에서 차량의 운전성 및 반응성을 향상시키며, 독립적 연료분사 시스템을 통한 차량 동력제어가 가능하도록 하는 엔진의 동력 전달계를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 동력 전달계는 엔진이 작동하여 발생된 동력이 클러치를 통하여 변속기로 전달되고, 이 전달된 동력은 프로펠러 샤프트를 통하여 리어액슬로 전달되어 후륜을 구동시키는 엔진의 동력 전달계에 있어서, 상기 프로펠러 샤프트의 후단 유니버셜 조인트와 상기 리어액슬 사이에는 토크 측정기가 장착되고, 상기 토크 측정기는, 상부 일측에 센싱홈을 형성하는 센서부가 구성되고, 하부 양측이 장착브라켓을 통하여 차체 하부에 장착되는 센싱몸체; 상기 센싱몸체의 상부에 조립볼트를 통하여 장착되도록 하단부에 볼트홀이 형성된 장착단이 구성되며, 반원형으로 형성되어 서로 대칭되는 제1, 제2로터 하우징; 및 상기 제1,제2로터 하우징의 내주면 상에 회전 가능하게 설치되고, 일면에는 돌출되어 원형의 아답터 플랜지가 일체로 형성되며, 상기 아답터 플랜지의 단면에 디스크가 장착되는 원형의 로터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 디스크는 상기 센서부의 센싱홈 사이에서 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 동력 전달계에 의하면, 프로펠러 샤프트 상에 장착된 토크 측정기를 이용하여 프로펠러 샤프트에서 직접적으로 실시간 토크를 측정 및 제어함으로써, 모든 운전 영역에서 차량의 운전성 및 반응성을 향상시키며, 독립적 연료분사 시스템을 통한 차량 동력제어가 가능해 지는 효과가 있다.

또한, 인젝터, 코킹 등과 같은 비정상적인 FIE(Fuel Injection Equipment) 시스템 조건 또는, 디젤 엔진에서 사용되는 각종 디젤 후처리장치인 DPF(DIESEL PARTICULATE FILTER Trap), LNT(Lean NOx Trap) 및 SCR(Selective Catalytic Reduction)을 적용하여도, 토크 측정기에 의해 차량의 정확한 토크 측정 작업이 용이해 지고, 내연기관뿐 아니라 연료전지 및 전기동력 차량의 동력제어에도 적용이 가능해 지는 등의 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토크 측정기를 구비한 엔진제어 시스템의 토크구조를 나타낸 개략도이며, 도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면으로 본 발명의 실시예에 따른 토크 측정기의 측면 구성도이고, 4는 본 발명의 실시예에 따른 토크 측정기의 분해 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 엔진의 동력 전달계는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 엔진(101)이 작동하여 발생되는 동력은 클러치(103)를 통하여 변속기(105)로 전달되고, 상기 변속기(105)와 연결되는 프로펠러 샤프트(107)를 통하여 리어액슬(109)로 전달된다.

상기 리어액슬(109)은 상기 프로펠러 샤프트(107)로부터 동력을 전달받아 차량이 요철로를 주행하거나 선회할 때 원활히 회전될 수 있도록 좌우 구동바퀴의 구동력을 차동시켜 후륜(111)에 전달하게 된다.

여기서, 상기 프로펠러 샤프트(107)의 후단 유니버셜 조인트(113)와 상기 리어액슬(109) 사이에는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 토크 측정기(200)가 장착된다.

상기 토크 측정기(200)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 크게 센싱몸체(210), 제1,제2로터 하우징(220)(221), 및 로터(230)로 구성된다.

먼저, 상기 센싱몸체(210)는 상부 일측에 센싱홈(211)을 형성하는 센서부(213)가 구성되고, 하부 양측이 장착 브라켓(115)을 통하여 차체 하부에 장착된다.

그리고, 상기 센싱몸체(210)의 상부에는 상기 제1,제2로터 하우징(220)(221)이 장착된다.

상기 제1,제2로터 하우징(220)(221)은 상기 센싱몸체(210)의 상부에 조립볼트(223)를 통하여 장착되도록 하단부에 볼트홀(225)이 형성된 장착단(227)이 구성 되고, 반원형으로 형성되어 서로 대칭된다.

이러한 제1,제2로터 하우징(220)(221)의 내주면 상에는 로터(230)가 회전 가능하게 설치된다.

상기 로터(230)는 원형으로 형성되며, 그 일면에 돌출되어 원형의 아답퍼 플랜지(231)가 일체로 형성되고, 상기 아답터 플랜지(231)의 단면에는 디스크(233)가 장착된다.

여기서, 상기 디스크(233)는 상기 센서부(213)의 센싱홈(211) 사이에서 회전하도록 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 상기 토크 측정기(200)의 장착은, 먼저, 상기 센싱몸체(210)의 상부에 상기 조립볼트(223)를 통하여 상기 제1,제2로터 하우징(220)(221)을 장착하고, 상기 로터(230)를 상기 리어엑슬(109)의 단부에 장착한 상태로, 조립된 상기 센싱몸체(210)와 제1,제2로터 하우징(220)(221)을 상기 로터(230)의 외주면이 상기 제1,제2로터 하우징(220)(221)의 내주면 상에서 회전 가능하게 설치한 후, 상기 장착 브라켓(115)을 통하여 상기 센싱몸체(210)를 차체에 고정시키게 된다.

그리고 상기 프로펠러 샤프트(107)의 후단 유니버셜 조인트(113)는 상기 리어엑슬(109)의 단부에 장착된 상기 로터(230)의 단면 상에 장착된다.

상기와 같이 장착된 상기 토크 측정기(200)는 차량의 ECU와 연결되며, 엔진의 출력에 의해 상기 프로펠러 샤프트(107)가 회전할 경우 상기 센싱홈(211) 사이에서 상기 프로펠러 샤프트(107)와 같이 회전하는 상기 디스크(233)의 회전속도를 상기 센서부(213)가 감지하여 ECU로 측정값을 출력하고, 이 출력신호에 따라서 ECU가 차량을 제어하게 되는 것이다.

따라서, 이와 같이 구성되는 엔진의 동력 전달계는 상기 변속기(105)와 리어엑슬(109)을 연결하는 상기 프로펠러 샤프트(107) 상에 장착된 상기 토크 측정기(200)를 이용하여 차량의 운전조건에 따라 상기 프로펠러 샤프트(107)에서 직접적으로 실시간 토크를 측정 및 제어할 수 있기 때문에 종래 FMTC(Fuel Mass Torque Converter) 맵에 따라서 연료량을 환산하여 토크를 제어할 필요 없이 모든 차량조건 및 운전상황에서 정확한 토크제어가 가능해 지고, 이로 인해 차량의 운전성 및 반응성이 향상된다.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진의 동력 전달계를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토크 측정기를 구비한 엔진제어 시스템의 토크구조를 나타낸 개략도이다.

도 3은 도 2의 A부분을 확대한 도면으로 본 발명의 실시예에 따른 토크 측정기의 측면 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토크 측정기의 분해 사시도이다.

Claims (3)

1. 엔진이 작동하여 발생된 동력이 클러치를 통하여 변속기로 전달되고, 이 전달된 동력은 프로펠러 샤프트를 통하여 리어액슬로 전달되어 후륜을 구동시키는 엔진의 동력 전달계에 있어서,

   상기 프로펠러 샤프트의 후단 유니버셜 조인트와 상기 리어액슬 사이에는 토크 측정기가 장착되고,

   상기 토크 측정기는,

   상부 일측에 센싱홈을 형성하는 센서부가 구성되고, 하부 양측이 장착브라켓을 통하여 차체 하부에 장착되는 센싱몸체;

   상기 센싱몸체의 상부에 조립볼트를 통하여 장착되도록 하단부에 볼트홀이 형성된 장착단이 구성되며, 반원형으로 형성되어 서로 대칭되는 제1, 제2로터 하우징;

   상기 제1,제2로터 하우징의 내주면 상에 회전 가능하게 설치되고, 일면에는 돌출되어 원형의 아답터 플랜지가 일체로 형성되며, 상기 아답터 플랜지의 단면에 디스크가 장착되는 원형의 로터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 동력 전달계.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 디스크는 상기 센서부의 센싱홈 사이에서 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진의 동력 전달계.

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