KR101745010B1

KR101745010B1 - 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR101745010B1
Application number: KR1020110116714A
Authority: KR
Inventors: 임성근
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2017-06-09
Also published as: KR20130051538A

Abstract

본 발명은 환경차량의 구동모터로부터 구동륜까지의 파워트레인에서 구동모터의 회전관성에 의해 발생하는 충격 및 진동을 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 안정된 작동성을 확보함과 아울러 승차감을 향상시켜 차량의 상품성을 증대할 수 있도록 한다.

Description

환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 및 그 제어 방법{POWERTRAIN VIBRATION CONTROL APPARATUS FOR ECO-FRIENDLY VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 환경차량의 파워트레인에서 발생하는 진동을 방지하도록 하는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기차나 연료전지차 등과 같이 구동모터가 감속기를 통해 직접적으로 구동륜으로 연결된 구성의 파워트레인을 구비한 환경차량에서 제동시나 파킹시 등의 경우에 발생하는 파워트레인의 진동을 방지하도록 하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 종래 환경차량의 파워트레인을 도시한 것으로서, 구동모터(500)와 감속기(502)가 직접 연결되고, 상기 감속기(502)는 디퍼렌셜(504)에 직접 연결된 구성이다.

상기 구동모터(500)의 동력은 상기 감속기(502)의 입력축(502-1)으로 직접 전달되고, 상기 입력축(502-1)과 감속비를 형성하면서 배치된 출력축(502-2)은 직접 디퍼렌셜(504)을 구동함으로써, 드라이브샤프트(506)를 통해 구동륜(508)으로 직접적인 동력 전달이 이루어지도록 구성되어 있다.

즉, 차량의 구동력을 발생시키는 구동모터(500)로부터 구동륜(508)까지의 파워트레인에 동력을 단속할 수 있는 클러치 등의 구성이 없이, 상기 구동모터(500)의 동력이 구동륜(508)으로 직접적으로 연결되도록 된 구조이다.

한편, 상기 감속기(502)의 출력축(502-2)에는 파킹기어(510)가 구비되어 파킹스프래그(512)가 결합됨에 의해 P레인지 선택시에 감속기(502) 및 구동륜(508)의 회전을 방지하도록 하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 파워트레인을 구비한 환경차량은 상기 구동모터(500)의 회전관성에 의해 원하지 않는 진동이 발생할 수 있고, 이 진동에 의해 여러 문제점이 발생할 수 있다.

즉, 차량이 갑자기 제동하게 되는 경우 구동륜(508)은 제동장치에 의해 상대적으로 신속히 정지 상태가 되려고 하지만, 함께 회전하던 모터는 그 회전 관성에 의해 지속적으로 회전하려는 경향을 가지게 되고, 이러한 상반된 거동이 상기 구동모터(500)로부터 구동륜(508)까지 연결된 축들에 작용하여 충격과 상기 축들의 강성(stiffness)에 따른 특정의 진동을 유발시키게 되고, 상기와 같은 진동에 의해 ABS 장치가 비정상적으로 작동하는 등의 문제가 발생하는 것이다.

또한, 차량을 경사로에서 파킹시키는 경우, 운전자가 브레이크를 밟은 상태에서 변속레버를 P레인지로 조작하면, 상기 파킹스프래그(512)가 상기 파킹기어(510)에 치합되어 상기 감속기(502)와 구동륜(508)이 잠기도록 해야 하는데, 상기 파킹스프래그(512)와 파킹기어(510)가 바로 치합될 확률은 상대적으로 낮아서, 대체로 차량이 약간 밀리면서 상기 파킹스프래그(512)가 파킹기어(510)에 치합되게 되고, 이와 같이 차량이 약간 밀리는 동안 상기 구동모터(500)도 함께 회전하게 되므로, 차량이 약간 밀린 후 상기 파킹스프래그(512)가 상기 파킹기어(510)에 치합되어 상기 감속기(502) 및 구동륜(508)이 잠기는 순간, 상기 구동모터(500)는 회전되던 관성에 의해 상기 파워트레인에 충격과 진동을 유발시키게 된다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 환경차량의 구동모터로부터 구동륜까지의 파워트레인에서 구동모터의 회전관성에 의해 발생하는 충격 및 진동을 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 안정된 작동성을 확보함과 아울러 승차감을 향상시켜 차량의 상품성을 증대할 수 있도록 한 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 및 그 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치는

구동모터와 감속기 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 구비된 싱크로메시기구와;

상기 싱크로메시기구를 작동시키는 액츄에이터와;

차량의 운전상태를 감지하여 상기 액츄에이터를 제어함으로써 상기 구동모터와 감속기 사이의 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 하는 컨트롤러;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 제어 방법은

변속레버가 선택하고 있는 변속레인지를 판단하는 레인지판단단계와;

상기 레인지판단단계 수행결과, P레인지가 선택된 경우, 차속이 운전자의 정차 의도를 확인할 수 있는 소정의 기준값 미만인지를 판단하는 차속판단단계와;

상기 차속판단단계 수행결과, 차속이 상기 기준값 미만인 경우 구동모터와 감속기 사이의 동력 연결상태를 차단하도록 하는 제1동력단속단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 환경차량의 파워트레인을 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치의 실시예를 예시한 도면,
도 3은 도 2의 요부 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치의 실시예는 구동모터(1)와 감속기(3) 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 구비된 싱크로메시기구(5)와; 상기 싱크로메시기구(5)를 작동시키는 액츄에이터(7)와; 차량의 운전상태를 감지하여 상기 액츄에이터(7)를 제어함으로써 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 하는 컨트롤러(9)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이를 차량의 운전상태에 따라 상기 싱크로메시기구(5)를 사용하여 단속할 수 있도록 함으로써, 상기 구동모터(1)의 회전관성이 파워트레인의 진동 및 기타 문제를 발생시킬 상황이 되면, 상기 구동모터(1)를 상기 파워트레인으로부터 격리시켜 파워트레인의 진동을 방지할 수 있도록 한 것이다.

상기 감속기(3)는 입력축(3-1)과 출력축(3-2)이 특정 기어비를 형성하면서 배치되어 구성되고, 상기 출력축(3-2)에는 파킹기어(11)가 구비되며, 상기 파킹기어(11)에 치합되어 파킹상태를 형성하도록 하는 파킹스프래그(13)가 구비되어 있고, 상기 출력축(3-2)은 디퍼렌셜(15)에 연결되어, 드라이브샤프트(17)를 통해 구동륜(19)으로 동력이 전달될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 싱크로메시기구(5)는 상기 구동모터(1)의 회전축에 회전이 구속된 허브(21)와, 상기 허브(21)에 스플라인으로 결합되어 축방향으로 직선 슬라이딩 가능하게 설치된 슬리브(23)와, 상기 감속기(3)의 입력축(3-1)에 회전이 구속된 상태로 연결되고, 상기 직선슬라이딩하는 슬리브(23)에 치합된 상태가 전환될 수 있도록 설치된 클러치기어(25)와, 상기 슬리브(23)와 클러치기어(25) 사이에 설치되어 상기 슬리브(23)가 상기 클러치기어(25)를 향해 직선이동할 때 상기 슬리브(23)와 클러치기어(25) 사이의 동기작용을 유발시키도록 설치된 싱크로나이저링(27)을 포함하여 구성된 것으로서, 종래의 일반적인 수동변속기에 사용되고 있는 메커니즘과 거의 유사하다.

상기 허브(21)는 상기 구동모터(1)의 회전축(1-1)에 스플라인으로 결합되어 회전이 구속되고, 상기 클러치기어(25)는 상기 감속기(3)의 입력축(3-1)에 용접에 의해 결합된다.

상기 액츄에이터(7)는 상기 슬리브(23)를 축방향으로 직선 슬라이딩시킬 수 있는 직선변위를 발생시키도록 구성되고, 상기 컨트롤러(9)는 변속레버의 조작상태와 차속 및 ABS의 작동상태에 따라 상기 액츄에이터(7)를 제어하도록 구성된다.

상기 컨트롤러(9)는 변속레버가 P레인지를 선택하고 차속이 운전자의 정차 의도를 확인할 수 있는 소정의 기준값 미만인 경우 상기 액츄에이터(7)를 구동하여 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력을 차단하도록 하고, 상기 변속레버가 D레인지 또는 R레인지를 선택하고 있고, ABS가 작동되고 있는 경우 상기 액츄에이터(7)를 구동하여 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력을 차단하도록 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치의 제어 방법은 도 4에 예시한 바와 같이, 변속레버가 선택하고 있는 변속레인지를 판단하는 레인지판단단계(S10)와; 상기 레인지판단단계(S10) 수행결과, P레인지가 선택된 경우, 차속이 운전자의 정차 의도를 확인할 수 있는 소정의 기준값 미만인지를 판단하는 차속판단단계(S20)와; 상기 차속판단단계(S20) 수행결과, 차속이 상기 기준값 미만인 경우 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 차단하도록 하는 제1동력단속단계(S30)와; 상기 제1동력단속단계(S30) 수행 중 상기 변속레버의 선택 레인지가 P레인지로부터 다른 레인지로 전환되면, 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 연결하도록 하는 동력연결단계(S40)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 컨트롤러(9)는 상기 변속레버가 선택한 변속레인지가 P레인지로서, 운전자가 주차상태로 차량을 조작하고, 그때의 차속이 상기 기준값, 예컨대 3Km/h, 미만인 경우 차량의 주차중 발생할 수 있는 구동모터(1)의 회전 관성에 의한 파워트레인의 진동을 방지하기 위하여, 상기 액츄에이터(7)를 구동하여 상기 슬리브(23)가 상기 클러치기어(25)로부터 이탈되도록 함으로써, 상기 구동모터(1)를 상기 감속기(3)의 입력축(3-1)으로부터 격리시켜서, 상기 구동모터(1)의 회전관성이 나머지 파워트레인에 영향을 주지 않도록 함으로써, 충격과 진동 및 그에 따른 다른 문제의 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

물론, 상기 변속레인지가 P레인지로부터 다른 변속레인지로 변경되면, 운전자가 차량을 기동시키려는 의도로 파악하고, 상기 액츄에이터(7)를 구동하여 상기 슬리브(23)가 상기 클러치기어(25)에 결합됨으로써 상기 구동모터(1)의 동력이 감속기(3)와 디퍼렌셜(15)을 거쳐 구동륜(19)으로 전달될 수 있도록 한다.

또한, 상기 레인지판단단계(S10) 수행결과, D레인지 또는 R레인지가 선택된 경우, ABS가 작동 중인지를 판단하는 ABS판단단계(S50)와; 상기 ABS판단단계(S50) 수행결과, ABS작동 중인 경우에는 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 차단하도록 하는 제2동력단속단계(S60)와; 상기 제2동력단속단계(S60) 수행 중 ABS작동이 완료된 경우, 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 연결하도록 하는 동력연결단계(S40)를 더 포함하여 구성된다.

즉, ABS가 작동중인 경우에, 상기 구동모터(1)의 회전관성이 부정적인 영향을 주는 것을 방지하기 위하여, 상기 컨트롤러(9)가 상기 액츄에이터(7)를 작동시켜서 상기 슬리브(23)가 상기 클러치기어(25)로부터 이탈되도록 함으로써, 상기 구동모터(1)를 상기 감속기(3) 입력축(3-1)으로부터 차단하여 ABS의 작동중에는 상기 구동모터(1)의 회전관성이 영향을 주지 않도록 하여 불필요한 충격과 진동을 배제하고 원활하고 안정된 ABS 작동성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

물론, 상기와 같은 ABS의 작동이 완료되면, 상기한 바와 같이 컨트롤러(9)는 상기 액츄에이터(7)를 구동하여 상기 슬리브(23)가 상기 클러치기어(25)에 치합되도록 함으로써, 상기 구동모터(1)의 동력이 상기 감속기(3) 입력축(3-1) 및 출력축(3-2), 디퍼렌셜(15) 및 드라이브샤프트(17)를 통해 구동륜(19)으로 전달되도록 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 구동모터
3; 감속기
3-1; 입력축
3-2; 출력축
5; 싱크로메시기구
7; 액츄에이터
9; 컨트롤러
11; 파킹기어
13; 파킹스프래그
15; 디퍼렌셜
17; 드라이브샤프트
19; 구동륜
21; 허브
23; 슬리브
25; 클러치기어
27; 싱크로나이저링
S10; 레인지판단단계
S20; 차속판단단계
S30; 제1동력단속단계
S40; 동력연결단계
S50; ABS판단단계
S60; 제2동력단속단계

Claims

구동모터(1)와 감속기(3) 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 구비된 싱크로메시기구(5)와;
상기 싱크로메시기구(5)를 작동시키는 액츄에이터(7)와;
차량의 운전상태를 감지하여 상기 액츄에이터(7)를 제어함으로써 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 하는 컨트롤러(9);를 포함하여 구성되고,
상기 컨트롤러(9)는 변속레버의 조작상태와 차속 및 ABS의 작동상태에 따라 상기 액츄에이터(7)를 제어하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 싱크로메시기구(5)는
상기 구동모터(1)의 회전축에 회전이 구속된 허브(21)와;
상기 허브(21)에 스플라인으로 결합되어 축방향으로 직선 슬라이딩 가능하게 설치된 슬리브(23)와;
상기 감속기(3)의 입력축(3-1)에 회전이 구속된 상태로 연결되고, 상기 직선슬라이딩하는 슬리브(23)에 치합된 상태가 전환될 수 있도록 설치된 클러치기어(25)와;
상기 슬리브(23)와 클러치기어(25) 사이에 설치되어 상기 슬리브(23)가 상기 클러치기어(25)를 향해 직선이동할 때 상기 슬리브(23)와 클러치기어(25) 사이의 동기작용을 유발시키도록 설치된 싱크로나이저링(27);
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치.
청구항 2에 있어서,
상기 액츄에이터(7)는 상기 슬리브(23)를 축방향으로 직선 슬라이딩시킬 수 있는 직선변위를 발생시키도록 구성된 것
을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치.
청구항 3에 있어서,
상기 컨트롤러(9)는
변속레버가 P레인지를 선택하고 차속이 운전자의 정차 의도를 확인할 수 있는 소정의 기준값 미만인 경우 상기 액츄에이터(7)를 구동하여 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력을 차단하도록 구성되고;
상기 변속레버가 D레인지 또는 R레인지를 선택하고 있고, ABS가 작동되고 있는 경우 상기 액츄에이터(7)를 구동하여 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력을 차단하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치.
변속레버가 선택하고 있는 변속레인지를 판단하는 레인지판단단계(S10)와;
상기 레인지판단단계(S10) 수행결과, P레인지가 선택된 경우, 차속이 운전자의 정차 의도를 확인할 수 있는 소정의 기준값 미만인지를 판단하는 차속판단단계(S20)와;
상기 차속판단단계(S20) 수행결과, 차속이 상기 기준값 미만인 경우 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 차단하여, 상기 구동모터(1)의 회전관성을 상기 감속기로부터 격리시키도록 하는 제1동력단속단계(S30);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 제어 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제1동력단속단계(S30) 수행 중 상기 변속레버의 선택 레인지가 P레인지로부터 다른 레인지로 전환되면, 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 연결하도록 하는 동력연결단계(S40);
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 제어 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 레인지판단단계(S10) 수행결과, D레인지 또는 R레인지가 선택된 경우, ABS가 작동 중인지를 판단하는 ABS판단단계(S50)와;
상기 ABS판단단계(S50) 수행결과, ABS작동 중인 경우에는 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 차단하도록 하는 제2동력단속단계(S60);
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제2동력단속단계(S60) 수행 중 ABS작동이 완료된 경우, 상기 구동모터(1)와 감속기(3) 사이의 동력 연결상태를 연결하도록 하는 동력연결단계(S40);
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 환경차량의 파워트레인 진동 제어장치 제어 방법.