KR20060089036A - 수동변속기의 래틀 소음 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치는, 엔진의 회전변동을 통해 래틀 소음발생조건이 되면, 변속기어와 유체 마찰판를 유체 마찰시켜서 상기 변속기어와 유체 마찰판 간 유체 마찰력에 의해 래틀 소음을 제어함으로써, 저렴한 비용 및 간소한 구조로 래틀 소음을 확실히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 변속기어의 마모를 최소화할 수 있어서 내구성이 향상될 수 있고, 반영구적으로 사용할 수 있다.

수동변속기, 변속기어, 래틀, 백래시, 유체마찰

Description

수동변속기의 래틀 소음 저감장치{Apparatus for reducing rattle noise of manual transmission}

도 1은 종래 기술에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치가 도시된 종단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치가 도시된 주요부 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치의 미 작동상황을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치의 작동상황을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치의 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 수동변속기 케이스 56,58 : 변속기어

60 : 변속기어 유체마찰수단 62 : 유체 마찰판

64 : 슬라이더 66 : 래틀감지센서

67 : 변속단감지센서 68 : 제어부

본 발명은 수동변속기에 관한 것으로서, 특히 상시 치합된 기어 쌍의 회전 저항을 증가시킴으로써 래틀 소음을 최소화할 수 있는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 수동 변속기는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 클러치로부터 엔진의 동력을 받아 회전하는 입력 샤프트(11)와, 상기 입력 샤프트(11)의 동력을 전달받아 회전하면서 종감속 장치를 회전시키는 메인 샤프트(12)와, 상기 메인 샤프트(12)의 하측에 위치되고 상기 입력 샤프트(11)의 동력을 전달받아 상기 메인 샤프트(12)에 전달하되 일정한 속도비가 형성되도록 하는 카운터 샤프트(13)와, 내부의 샤프트 및 기어를 보호하는 변속기 케이스(14)로 구성되어 있다.

그리고, 상기한 각 샤프트(11,12,13)에는 각 변속단별로 엔진의 동력이 일정 기어비로 변속된 상태에서 전달될 수 있도록 다수의 변속 기어 쌍(15)(16)들이 상호 일정 기어비로 상시 치합된 구조로 설치되고, 상기 메인 샤프트(12)에는 상기 종동 기어(16) 중 어느 하나의 기어를 선택하여 카운터 샤프트(13)의 동력을 전달받을 수 있도록 싱크로 메쉬 기구(17)들이 설치되어 있다.

이와 같은 수동 변속기는 1단, 2단, 3단, 5단, 후진단의 동력 전달은 입력 샤프트(11), 카운터 샤프트(13), 메인 샤프트(12)를 거쳐 동력전달이 이루어지게 되고, 4단 주행시는 입력 샤프트(11)와 메인 샤프트(12)가 직결되어 동력을 전달하게 된다.

여기서, 상기 변속기어 쌍(15)(16)들은 상시 치합 구조이고 엔진이 시동되면 항시 회전되기 때문에 공회전시 엔진의 토크 변동에 의해 빈번히 상호 부딪치면서 래틀 소음을 발생시킨다. 이와 같은 래틀 소음은, 현재 엔진의 고성능화, 디젤화 및 수동변속기의 경량화되는 추세에 특히 심각한 문제로 대두되고 있다.

따라서, 상기와 같은 래틀 소음을 해결하기 위해서, 기어 백래쉬 수정 등의 기어 치형상 변경하거나, 서브기어, 프릭션 댐퍼, 리버스 콘 스프링 등을 적용하거나, 상시 치합 구조인 변속기어 쌍(15)(16)의 중량을 크게 하거나, 클러치의 강성을 조절하거나, 듀얼 매스 플라이 휠(Dual Mass Fly Wheel)을 적용하는 등 다양한 방법으로 노력하고 있다.

그러나, 상기와 같은 래틀 소음 해결 방법들은, 그 개선효과가 현저하지 못할 뿐만 아니라 개선효과 대비 비용측면에서 불리하고, 엔진 및 수동변속기의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 래틀 소음 저감효과가 탁월함과 아울러, 래틀 소음 개선에 따른 비용 및 엔진, 변 속기의 효율 저하를 최소화할 수 있는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치는, 오일이 채워진 수동변속기 케이스의 내부에 나란히 설치되어 엔진의 동력이 입력, 출력되는 제1,2축과; 상기 제1,2축에 각각 결합되고 상호 일정 기어비로 치합되어 엔진의 동력을 전달하는 다수 쌍의 변속기어와; 상기 변속기어의 옆에 구비되어, 상기 변속기어의 회전 저항이 커지도록 선택적으로 유체 마찰력을 부여하여 래틀 소음을 저감시키는 변속기어 유체마찰수단을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치의 미 작동상황을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치의 작동상황을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치의 블록도이다.

본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치는, 오일이 채워진 수동변속기 케이스(50)의 내부에 나란히 설치되어 엔진의 동력이 입력, 출력되는 제1,2축(52)(54)과, 상기 제1,2축(52)(54)에 각각 결합되고 상호 일정 기어비로 상시 치합되어 엔진의 동력을 전달하는 다수 쌍의 변속기어(56)(58)와, 상기 변속기 어(56)(58)의 옆에 구비되어 상기 변속기어(56)(58)의 회전 저항이 커지도록 선택적으로 유체 마찰력을 부여하여 래틀 소음을 저감시키는 변속기어 유체마찰수단(60)을 포함하여 구성된다.

상기 제1,2축(52)(54) 중 어느 하나는 입력 샤프트이고, 나머지가 카운터 샤프트이다.

상기 변속기어 쌍(56)(58)의 수는 통상 수동변속기에서 구현 가능한 변속단 수와 같도록 구비되고, 각각의 변속기어(56)(58)는 상기 제1축(52) 또는 제2축(54)과의 사이에 배치된 베어링(55)을 통해 상기 제1축(52) 또는 제2축(54)에 회전 가능토록 결합된다.

상기 변속기어 유체마찰수단(60)은, 상기 각 쌍의 변속기어(56)(58) 중 적어도 어느 하나의 변속기어(56)(이하, 회전 저항 가변대상 변속기어라고 함)의 옆에 마찰 가능토록 배치된 유체 마찰판(62)과, 엔진의 회전변동을 통해 래틀 소음 발생조건이 되면 상기 유체 마찰판(62)과 회전 저항 가변대상 변속기어(56)가 상기 수동변속기 케이스(50)에 채워진 오일을 통해 상호 마찰되게 하는 유체 마찰판 작동수단으로 이루어진다.

상기 유체 마찰판(62)은, 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)가 결합된 제1축(52)에 회전 가능토록 끼워진 링형의 리테이너(62a)와, 상기 리테이너(62a)의 회전 저항 가변대상 변속기어(56) 측 일면에 부착된 링형의 마찰재(64b)로 구성됨으로써, 링형 구조로 구비될 수 있다.

또한, 상기 유체 마찰판(62)은 상기 제1축(52)의 축 방향으로 다수개가 일렬 로 배열됨으로써 다판 구조로 구비될 수도 있다.

상기 유체 마찰판 작동수단은, 상기 유체 마찰판(62)과 회전 저항 가변대상 변속기어(56)를 마찰, 이격시킬 수 있도록 상기 유체 마찰판(62)의 옆에 구비된 슬라이더(64)을 포함하여 구성된다.

상기 슬라이더(64)는, 상기 유체 마찰판(62)을 중심으로 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)와 대향되게 구비된 압력판(64a)과, 상기 압력판(64a)을 중심으로 상기 유체 마찰판(62)과 대향되어 상기 제1축(52)의 축 방향으로 이동 가능한 피스톤(64b)과, 엔진의 회전변동에 따라 상기 피스톤(64b)을 상기 압력판(64a)을 향해 이동시키는 액추에이터(64c)와, 상기 피스톤(64b)에 구비되어 상기 액추에이터(64b)의 작동방향과 반대로 상기 피스톤(64b)에 탄성력을 부여하는 리턴 스프링(64d)으로 이루어질 수 있다.

상기에서 압력판(64a)은, 상기 수동변속기 케이스(50) 또는 상기 수동변속기 케이스(50)에 고정된 리테이너에 의해 지지되도록 구비되고, 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)가 결합된 제1축(52)에 회전 가능토록 끼워질 수 있도록 링형 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 피스톤(64b)은, 상기 수동변속기 케이스(50) 또는 상기 수동변속기 케이스(50)에 고정된 리테이너에 상기 제1축(52)의 축 방향으로 이동 가능토록 결합될 수 있다.

상기 액추에이터(64c)는, 솔레노이드 타입 또는 ER유체 타입, MR유체 타입 등 다양한 방법으로 구현될 수 있다.

한편, 상기 유체 마찰판 작동수단은, 상기 슬라이더(64)가 엔진의 회전 변동에 따라 자동 제어될 수 있도록, 엔진의 회전변동을 감지하는 래틀감지센서(66)와, 엔진의 회전변동 폭과 기 설정된 래틀 소음 기준치를 비교하여 상기 슬라이더(64)의 액추에이터(64c)를 제어하는 제어부(68)가 더 포함될 수 있다.

상기 래틀감지센서(66)는, 엔진의 동력을 전달하는 플라이 휠에 설치되어 상기 플라이 휠에 전달된 엔진의 회전 변동을 감지할 수 있다.

또한, 상기 유체 마찰판 작동수단은, 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)가 공회전 중일 때만 래틀 소음을 제어하고자 할 때, 상기 변속기어(56)(58)의 공회전 여부를 판단할 수 있도록 수동변속기의 현재 변속단 상태를 감지하는 변속단감지센서(67)가 더 포함될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감방법을 살펴보면 다음과 같다.

엔진이 시동되면, 상기 제어부(68)에서는 상기 래틀감지센서(66)의 신호를 입력받아서 상기 래틀감지센서(66)를 통해 입력된 엔진의 회전변동 폭을 설정된 래틀 소음기준치와 비교하여, 래틀 소음발생가능여부를 판단한다.

즉, 상기 제어부(68)에서는 상기 래틀감지센서(66)를 통해 입력된 엔진의 회전변동 폭을 설정된 래틀 소음기준치보다 작으면 래틀 소음을 우려할 필요가 없다고 판단하고, 상기 래틀감지센서(66)를 통해 입력된 엔진의 회전변동 폭을 설정된 래틀 소음기준치보다 크면 래틀 소음을 대비할 필요가 있다고 판단하여 그에 따른 래틀 소음방지 제어신호를 출력한다.

또한, 상기 제어부(68)에서는 상기 변속단감지센서(67)의 신호를 입력받아서 수동변속기의 현재 변속단상태를 파악한 후, 다수 쌍의 변속기어(56)(57) 중 공회전 중인 변속기어 쌍(56)(57)만 선별하여 상기 래틀 소음방지 제어신호를 출력한다.

상기 제어부(68)로부터 래틀 소음방지 제어신호가 출력되면, 상기 제어부(68)로부터 래틀 소음방지 제어신호를 전달받은 액추에이터(64c)가 작동되어 상기 피스톤(64b)을 상기 압력판(64a)을 향해 이동시킨다. 그러면, 상기 압력판(64a)은 상기 피스톤(64b)의 가압력에 의해 상기 유체 마찰판(62)과 회전 저항 가변대상 변속기어(56)를 밀착시켜서 상기 유체 마찰판(62)과 회전 저항 가변대상 변속기어(56)가 서로 마찰되게 한다.

이 때, 상기 수동변속기 케이스(50)에는 오일이 채워져 있기 때문에 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)와 상기 유체 마찰판(62) 사이에는 유막이 형성되어 있어서 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)와 상기 유체 마찰판(62)이 상호 유체 마찰된다.

즉, 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)와 상기 유체 마찰판(62)이 상호 유체 마찰됨에 따라 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)와 상기 유체 마찰판(62) 간 슬립이 크기 때문에 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)는 상기 유체 마찰판(62)에 의해 구속되지 않고 회전 저항만 커진다.

따라서, 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)의 회전 저항이 커짐으로써, 래틀 소음이 최소화될 수 있다.

한편, 상기와 같은 상황에서 상기 액추에이터(64c)에 상기 제어부(68)로부터 더 이상 래틀 소음방지 제어신호가 출력되지 않으면, 상기 리턴 스프링(64d)의 탄성력에 의해 상기 피스톤(64b)이 상기 압력판(64a)으로부터 이격되는 방향으로 이동되어 제 위치로 복원되고, 상기 회전 저항 가변대상 변속기어(56)와 유체 마찰판(62) 간 마찰이 해제된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수동변속기의 래틀 소음 저감장치는, 엔진의 회전변동을 통해 래틀 소음발생조건이 되면, 변속기어와 유체 마찰판를 유체 마찰시켜서 상기 변속기어와 유체 마찰판 간 유체 마찰력에 의해 래틀 소음을 제어함으로써, 저렴한 비용 및 간소한 구조로 래틀 소음을 확실히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 변속기어의 마모를 최소화할 수 있어서 내구성이 향상될 수 있고, 반영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

1. 오일이 채워진 수동변속기 케이스의 내부에 나란히 설치되어 엔진의 동력이 입력, 출력되는 제1,2축과;

   상기 제1,2축에 각각 결합되고 상호 일정 기어비로 치합되어 엔진의 동력을 전달하는 다수 쌍의 변속기어와;

   상기 변속기어의 옆에 구비되어, 상기 변속기어의 회전 저항이 커지도록 선택적으로 유체 마찰력을 부여하여 래틀 소음을 저감시키는 변속기어 유체마찰수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변속기어 유체마찰수단은, 상기 각 쌍의 변속기어 중 적어도 어느 하나의 변속기어의 옆에 마찰 가능토록 배치된 유체 마찰판과, 엔진의 회전변동을 통해 래틀 소음 발생조건이 되면 상기 유체 마찰판과 변속기어가 상호 마찰되게 하는 유체 마찰판 작동수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 유체 마찰판은, 축 방향으로 일렬 배열된 다판 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 유체 마찰판은, 상기 제1,2축 중 상기 유체 마찰판과 마찰되는 변속기어가 결합된 축에 회전 가능토록 끼워질 수 있도록, 링형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
5. 제 2 항 또는 제 3 항 에 있어서,

   상기 유체 마찰판은, 상기 제1,2축 중 상기 유체 마찰판과 마찰되는 변속기어가 결합된 축에 회전 가능토록 끼워진 리테이너와, 상기 리테이너의 상기 유체 마찰판과 마찰되는 변속기어 측 일면에 부착된 마찰재로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
6. 제 2 항 또는 제 3 항 에 있어서,

   상기 유체 마찰판 작동수단은, 상기 유체 마찰판과 변속기어를 마찰, 이격시킬 수 있도록 상기 유체 마찰판의 옆에 구비된 슬라이더와, 엔진의 회전변동을 감지하는 래틀감지센서와, 엔진의 회전변동폭과 기 설정된 래틀 소음 기준치와 비교하여 상기 슬라이더를 제어하는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
7. 제 6 항 에 있어서,

   상기 슬라이더는, 상기 유체 마찰판의 옆에 축 방향으로 이동 가능토록 구비되어, 솔레노이드 또는 전기유변유체(또는 ER유체), 자기유변유체(또는 MR유체) 액추에이터 중 어느 하나에 의해 작동되는 피스톤과; 상기 피스톤에 결합되어 상기 액추에이터의 작동방향과 반대로 상기 피스톤에 탄성력을 부여하는 리턴 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 피스톤과 유체 마찰판 사이에는 압력판이 구비된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 압력판은 상기 제1,2축 중 상기 유체 마찰판과 마찰되는 변속기어가 결합된 축에 회전 가능토록 끼워질 수 있도록 링형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
10. 제 6 항 에 있어서,

    상기 래틀감지센서는, 엔진의 동력을 전달하는 플라이 휠에 설치된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.
11. 제 6 항 에 있어서,

    상기 유체 마찰판 작동수단은, 상기 변속기어가 공회전 중일 때 유체 마찰력을 부여할 수 있도록, 변속단감지센서가 더 포함된 것을 특징으로 하는 수동변속기의 래틀 소음 저감장치.

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