KR20120009361A

KR20120009361A - 차량의 변속충격 저감장치

Info

Publication number: KR20120009361A
Application number: KR1020100071636A
Authority: KR
Inventors: 박경열
Original assignee: 주식회사 인팩
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-02-01

Abstract

본 발명은 차량의 변속충격 저감장치에 관한 것으로, 차량의 엔진(E)에서 변속기(T)로 전달되는 구동력이 주행 중 변속으로 인해 클러치(C)에 의해 끊긴 때, 차축(X)으로부터 주행부하로 인해 저감된 채 상기 클러치(C)로 전달되는 회전력을 전원(9)에서 공급되는 에너지에 의해 보상하는 보상부(3); 상기 변속기(T)와 상기 클러치(C) 사이에 설치되어 상기 클러치(C)가 끊긴 때 상기 보상부(3)에 의해 회전함으로써 상기 클러치(C)로 전달되는 회전력을 변속 전 상기 엔진(E)으로부터 상기 클러치(C)로 전달되는 구동력 이상으로 유지하는 보상말단부(5); 및 상기 보상부(3)와 상기 보상말단부(5) 사이에 설치되어 상기 클러치(C)가 끊긴 때 상기 보상부(3)와 상기 보상말단부(5) 사이에서 동력을 전달하고, 반대로 상기 클러치(C)가 이어진 때 상기 보상부(3)와 상기 보상말단부(5) 사이의 동력전달을 끊는 전동부(7);로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서 변속기를 변속할 때 변속기와 엔진 사이의 회전수 차이를 보상부 및 보상말단부에 의해 줄임으로써, 회전수 차로 인한 차량의 울컥거림과 같은 충격은 물론, 이에 수반되는 엔진 출력손실을 완화할 수 있게 된다.

Description

차량의 변속충격 저감장치{Shifting shock reducing apparatus for a vehicle}

본 발명은 차량의 변속충격 저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동화 수동변속기나 수동변속기에서 변속을 할 때 엔진과 변속기의 회전 속도차이로 인해 발생하는 충격을 저감하여 주는 차량의 변속충격 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동화 수동변속기는 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 수동변속기를 기반으로 하여 설계된 것으로, 간단한 레버(L) 조작을 통해 변속기 액츄에이터(A)를 유압제어함으로써 액츄에이터(A)에 의해 변속기(T)의 변속 동작을 일으키도록 되어 있는 바, 자동변속기에 비해 비교적 단순한 구조를 가지며, 연비와 출력의 저하가 적고, 자동변속기와 같이 운전 편리성이 높은 장점이 있었다.

그러나, 변속 시의 동작이 일반적인 수동변속기에 비해 느리고, 변속 동작이 느리지 않으면 클러치(C) 접촉 시 엔진(E)과 차축(X)의 회전수를 반영하는 변속기(T) 입력축(111)과의 회전수 차로 인해 변속 충격이 발생하여 승차감을 해치게 되는 문제점이 있었다.

즉, 변속을 위해 클러치(C)를 끊게 되면, 차축(X)을 통해 전달되는 주행부하로 인해 변속기 입력축(111)의 회전수가 떨어지게 되고, 따라서 변속 후 클러치(C)를 재차 연결할 때 클러치(C)와 엔진(E) 간의 회전수 차이로 인해 클러치(C) 및 변속기(T)에 변속충격이 가해져, 승차감이 저하되고, 더 나아가 엔진(E) 출력이 손실되는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 변속기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 변속 동작 시 클러치에 의해 엔진의 동력을 끊을 때 또는 이어줄 때 엔진과 변속기 간의 회전수 차이를 줄임으로써, 변속 시 변속 충격이 발생하고, 이에 따라 엔진 출력이 저하되는 자동화 수동변속기 또는 수동변속기의 단점을 극복하여 차량의 승차감은 물론, 연비를 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량의 엔진에서 변속기로 전달되는 구동력이 주행 중 변속으로 인해 클러치에 의해 끊긴 때, 차축으로부터 주행부하로 인해 저감된 채 상기 클러치로 전달되는 회전력을 전원에서 공급되는 에너지에 의해 보상하는 보상부; 상기 변속기와 상기 클러치 사이에 설치되어 상기 클러치가 끊긴 때 상기 보상부에 의해 회전함으로써 상기 클러치로 전달되는 회전력을 변속 전 상기 엔진으로부터 상기 클러치로 전달되는 구동력 이상으로 유지하는 보상말단부; 및 상기 보상부와 상기 보상말단부 사이에 설치되어 상기 클러치 끊긴 때 상기 보상부와 상기 보상말단부 사이에서 동력을 전달하고, 반대로 상기 클러치가 이어진 때 상기 보상부와 상기 보상말단부 사이의 동력전달을 끊는 전동부;로 이루어지는 차량의 변속충격 저감장치를 제공한다.

또한, 상기 보상말단부와 상기 전원 사이에 설치되어 상기 변속기가 저단으로 변속된 후 상기 변속기 입력축에 의해 역회전하는 상기 보상말단부의 회전력에 의해 발전을 하는 발전부; 및 상기 변속기가 저단으로 변속된 때 상기 발전부와 상기 보상말단부 사이를 이어 상기 보상말단부의 회전력을 상기 발전부로 전달하는 충전전동부;를 더 포함하고 있으며, 상기 전원은 충전이 가능한 충전 배터리인 것이 바람직하다.

또한, 상기 보상부는 모터이고, 상기 보상말단부는 상기 변속기 입력축에 장착된 기어휠이며, 상기 전동부는 상기 모터와 상기 기어휠을 연결하는 기어열인 것이 바람직하다.

또한, 상기 기어열은 상기 기어열이 장착되는 기어축 상에 설치되어 상기 기어열을 통한 동력 전달을 단속하는 클러치를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 충전전동부는 상기 발전부와 상기 기어휠을 연결하는 기어열이며, 상기 기어열은 상기 기어열이 장착되는 기어축 상에 설치된 클러치에 의해 상기 기어열을 통한 동력 전달을 단속하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속기는 자동화 수동변속기인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속기는 수동변속기인 것이 바람직하다.

또한, 상기 기어휠은 상기 변속기 입력축 상에 스플라인 결합되어 상기 기어휠 일측에 착탈됨으로써, 상기 입력축과 사이의 동력 전달을 단속하는 도그 클러치를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 차량의 변속충격 저감장치에 의하면, 자동화 수동변속기는 물론, 일반 수동변속기에서 변속 시 변속기와 엔진 사이의 회전수 차이를 보상부 및 보상말단부에 의해 보상하여 줄임으로써 변속 시 발생하는 울컥거림과 같은 충격은 물론, 이에 수반되는 엔진 출력손실을 완화할 수 있고, 아울러 차량의 운동성능 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한, 유체클러치 방식의 자동변속기에 부드러운 주행을 위한 부가장치로서 적용될 수 있을 뿐 아니라, 하이브리드 차량에서 사용되는 변속기 측의 모터를 사용하는 경우 가속 시의 알고리즘을 수정함으로써 간단하게 제어 및 운용할 수 있게 된다.

또한, 하이브리드 차량이나 전기차량의 경우는 물론, 일반 차량의 경우에도 보상모터의 전원으로 충전 배터리 등 충전식 전원을 사용하면서, 엔진 브레이크를 걸 때와 같이 변속기를 저단으로 변속할 때 역회전하는 보상말단부의 회전력을 이용해 발전을 하여 전원을 충전하도록 함으로써 변속충격 저감에 따른 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.

도 1은 종래의 자동화 수동변속기를 모식적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변속충격 저감장치가 채용된 자동화 수동변속기를 모식적으로 도시한 블록도.
도 3은 도 2에서 클러치가 떨어진 때 변속충격 저감장치의 동작을 보인 블록도.
도 4는 도 2에서 변속기가 저단으로 변속된 때 보상모터의 전원이 충전되는 개념을 보인 블록도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변속충격 저감장치가 채용된 자동화 수동변속기를 모식적으로 도시한 블록도.
도 6은 도 5에서 클러치가 떨어진 때 변속충격 저감장치의 동작을 보인 블록도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 변속충격 저감장치를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 변속충격 저감장치는 차량 변속 시 클러치에서 발생하는 변속충격을 저감하는 장치로서, 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 보상부(3), 보상말단부(5), 및 전동부(7)로 이루어진다.

여기에서, 상기 보상부(3)는 본 발명 저감장치(1)의 회전 구동력을 발생시키는 부분으로서, 전원(9)에서 공급되는 전기에너지에 의해 회전하는 모터를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 보상부(3)는 그 용어에서 알 수 있듯이, 도 3에 도시된 것처럼 차량 주행 중 변속으로 인해 엔진(E)에서 변속기(T)로 전달되는 구동력이 클러치(C)에 의해 끊긴 때 저하되는 변속기(T) 입력축(11) 또는 클러치(C)의 클러치축(12)의 회전력을 보상말단부(5)를 통해 보상하도록 되어 있는 바, 이는 변속기 입력축(11)이나 클러치축(12)와 연결된 차축(X)이 클러치(C)가 끊긴 상태에서 지면으로부터 차륜을 통해 전달되는 저항 등 각종 주행부하로 인해 회전력을 잃기 때문이다.

상기 보상말단부(5)는 위에서 언급한 대로, 보상부(3) 즉, 보상모터에 의해 회전 구동되어 클러치(C)로 전달되는 회전력을 직접 보상하는 부분으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 전동부(7)를 통해 보상모터(3)로 연결되는 바, 전동부(7)의 유형에 따라 다양한 형태를 취할 수 있으며, 특히 본 실시예에서는 전동부(7)로 기어열(7)이, 보상말단부(5)로는 기어휠이 사용된다.

따라서, 본 실시예에서 보상말단부(5) 즉, 보상 기어휠은 변속기 입력축(11)과 함께 회전하도록 변속기(T)와 클러치(C) 사이에서 입력축(11)에 일체로 장착되므로, 클러치(C)가 끊긴 때 전동부(7)를 통해 전달되는 보상부(3)의 구동력에 의해 회전함으로써, 클러치(C)로 전달되는 회전력을 변속 전에 엔진(E)으로부터 전달되는 회전 구동력 이상으로 유지할 수 있게 되며, 이에 따라 엔진(E)으로부터 구동력을 전달 받지 않고도, 주행부하로 인해 저하되는 변속기(T) 입력축(11) 및 클러치축(12)의 회전력을 보상하게 된다. 상기 전동부(7)는 보상부(3)의 구동력을 보상말단부(5)로 전달하는 수단으로서, 본 실시예에서와 같이 기어열(7)이 사용될 수 있을 뿐 아니라, 벨트와 풀리 등 다양한 전동수단이 채용될 수 있다.

이때, 전동부(7)는 클러치(C)가 끊긴 때는 위에서 언급한 바와 같이 클러치축(12) 등의 회전력 저하를 보상하기 위해 보상말단부(5)로 보상부(3)의 회전력을 전달하도록 되어 있는 반면, 클러치(C)가 이어진 때는 보상부(3)와 보상말단부(5) 사이의 동력 전달을 끊어 엔진(E)에서 차축(X)까지 통상적인 회전력 전달이 이루어지도록 한다. 이와 같이, 전동부 즉, 기어열(7)은 클러치(C)의 동작 상황에 따라 변속기 제어기(TCU)의 지령에 의해 보상말단부(5)로의 동력 전달을 단속하도록 되어 있는 바, 기어열(7)은 예컨대, 도 2에 모식적으로 도시된 바와 같이 기어열(7)이 장착되는 기어축(17) 상에 설치된 클러치(19)에 의해 동력 전달을 단속할 수 있다.

한편, 기어휠(5)은 클러치(19)에 의해 기어열(7)의 동력 전달을 단속하는 대신, 도 5에 도시된 바와 같이 변속기 입력축(11) 상에 스플라인 결합된 도그 클러치(25)를 통해 입력축(11)과의 사이에서 동력 전달을 단속할 수도 있는데, 이 도그 클러치(25)는 클러치(C)가 이어진 상태에서는 변속기 제어기(TCU)의 지령에 의해 도 5와 같이 클러치축(12)을 따라 미끄럼 이동해 기어휠(5)과 분리되어 기어휠(5)이 아이들링 하도록 하는 반면, 클러치(C)가 끊긴 상태에서는 도 6에 도시된 것처럼 기어휠(5)과 결합됨으로써 보상부(3)의 구동력에 의한 회전을 클러치축(12)으로 전달하게 된다.

또한, 본 발명의 변속충격 저감장치(1)는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 전원(9)을 충전이 가능한 충전 배터리로 하거나, 전기차의 경우 구동 배터리로 대체함으로써, 보상부(3)에서 소모되는 에너지를 충전하여 사용할 수 있는 바, 특히, 차축(X)의 회전력을 떨어뜨려야 하는 경우 즉, 변속기(T)를 저단 변속하여 엔진브레이크가 걸리는 상황 등, 차축(X)의 회전력을 가속에 사용하지 않고 소모시켜야 하는 경우, 변속기 입력축(11)에 의해 회전하는 보상말단부(5)의 회전력을 구동원으로 하는 발전부(13)와, 이 발전부(13)로 보상말단부(5)의 회전력을 전달하는 충전전동부(15)를 전원(S)에 연결함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.

여기에서, 상기 발전부(13)는 보상말단부(5)와 전원(9) 사이에 설치되는 바, 변속기(T)가 저단으로 변속되어 엔진브레이크가 걸리는 등으로 인해, 차축(X)의 구동력에 의해 보상말단부(5)가 역회전할 때 그 회전력을 이용해 발전을 하여 전원(S)을 충전하도록 되어 있다.

또한, 상기 충전전동부(15)는 위와 같이 변속기(T)의 저단 변속 등으로 인해 보상말단부(5)가 역회전할 때만 그 회전력을 발전부(13)에 전달하고, 그 외의 경우에는 발전부(13)로의 동력 전달을 끊도록 되어 있는 바, 전동부(7)와 마찬가지로 다양한 전동수단이 채용될 수 있으나, 보상말단부(5)로 기어휠이 채용되는 경우, 복수의 기어로 이루어진 기어열을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이때 충전전동부 즉, 기어열(15)의 동력 전달을 단속하는 수단으로는 마찬가지로 기어열(15)이 장착되는 기어축(21) 상에 클러치(23)를 설치하여 사용되는 것이 바람직하다.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 변속충격 저감장치(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 변속충격 저감장치(1)는 도 2 내지 도 6에 도시된 것처럼 변속기(T)가 레버(L) 조작과 액츄에이터(A) 동작에 의해 자동으로 유압 제어되는 자동화 수동변속기(AMT)는 물론, 도시되어 있지 않지만 종전의 수동변속기(MT)에도 적용이 가능하다.

따라서, 차량은 본 발명의 저감장치(1)가 장착되어 있더라도, 클러치(C)가 물려 있는 경우에는 도 2 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 클러치(19)와 클러치(23) 또는 도그 클러치(25)와 클러치(23)가 떨어짐으로써 엔진(E)으로부터 차륜까지의 동력전달이 통상적인 방식으로 이루어진다.

그러나, 클러치(C)가 연결되면, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 클러치(19) 또는 도그 클러치(25)가 연결됨과 동시에 보상모터(3)가 작동하여 보상 기어열(7)에 의해 보상 기어휠(5)을 회전 구동시키게 된다. 이에 따라 클러치축(12)이 엔진(E)에 의해 회전하는 이상으로 회전하게 되므로, 주행부하로 인해 차축(X)으로부터의 회전력이 떨어진 만큼 클러치(C)의 회전력을 보상하게 된다. 따라서, 재차 연결될 때 클러치(C)는 엔진(E)의 회전속도와 등속 이상을 유지할 수 있게 되어 변속 충격을 최소화할 수 있게 되며, 이때, 당연히 클러치(19) 또는 도그 클러치(25)는 연결이 끊기게 되며, 엔진(E)으로부터 차축(X)까지 통상적인 동력전달이 이루어진다.

이를 위해 변속기 제어기(TCU)는 도 3에 도시된 것처럼 클러치(19)가 연결되어 전동부(7)를 통해 보상모터(3)의 구동력이 보상 기어휠(5)로 전달되어 회전하게 하거나, 도 6에 도시된 것처럼 보상 기어휠(5)과 도그 클러치(25)가 맞물림되어 보상모터(3)에 의해 회전하는 보상 기어휠(5)의 회전력이 클러치축(12)으로 전달되도록 하여야 한다.

한편, 본 발명의 변속충격 저감장치(1)는 위에서 언급한 것처럼, 변속기(T)가 저단으로 변속되어 엔진브레이크가 걸리는 경우와 같이 보상 기어휠(5)이 역회전할 때 이를 이용해 보상모터(3)의 전원을 충전할 수 있도록 되어 있는데, 이를 위해서는 먼저 도 2나 도 5에 도시된 것처럼 클러치(19)나, 도그 클러치(25)가 끊긴 상태에서 변속기 제어기의 지령에 따라 클러치(23)가 연결되어 보상 기어휠(5)의 역회전이 충전전동부(15)를 통해 발전부(13)로 전달되도록 한 다음, 발전부(13)에 의해 발생된 전기를 전원(9)에 공급하여 충전식으로 되어 있는 전원(8)을 충전하게 된다. 그리고 나서, 일정 시간 경과 후 차축(X)과 보상 기어휠(5)의 회전수가 맞추어 지면 클러치(19)나 도그 클러치(25)의 연결이 다시 끊기면서 보상모터(3) 전원(9)의 충전모드가 종료된다.

1 : 변속충격 저감장치 3 : 보상부(모터)
5 : 보상말단부(기어휠) 7 : 전동부(기어열)
9 : 전원 11 : 변속기 입력축
12 : 클러치축 13 : 발전부
15 : 충전전동부(기어열) 17, 21 : 기어축
19, 23, C : 클러치 25 : 도그 클러치
A : 액츄에이터 E : 엔진
L : 레버 T : 변속기
X : 차축

Claims

차량의 엔진(E)에서 변속기(T)로 전달되는 구동력이 주행 중 변속으로 인해 클러치(C)에 의해 끊긴 때, 차축(X)으로부터 주행부하로 인해 저감된 채 상기 클러치(C)로 전달되는 회전력을 전원(9)에서 공급되는 에너지에 의해 보상하는 보상부(3);
상기 변속기(T)와 상기 클러치(C) 사이에 설치되어 상기 클러치(C)가 끊긴 때 상기 보상부(3)에 의해 회전함으로써 상기 클러치(C)로 전달되는 회전력을 변속 전 상기 엔진(E)으로부터 상기 클러치(C)로 전달되는 구동력 이상으로 유지하는 보상말단부(5); 및
상기 보상부(3)와 상기 보상말단부(5) 사이에 설치되어 상기 클러치(C)가 끊긴 때 상기 보상부(3)와 상기 보상말단부(5) 사이에서 동력을 전달하고, 반대로 상기 클러치(C)가 이어진 때 상기 보상부(3)와 상기 보상말단부(5) 사이의 동력전달을 끊는 전동부(7);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제1 항에 있어서,
상기 보상말단부(5)와 상기 전원(9) 사이에 설치되어 상기 변속기(T)가 저단으로 변속된 후 상기 변속기(T) 입력축(11)에 의해 역회전하는 상기 보상말단부(5)의 회전력에 의해 발전을 하는 발전부(13); 및
상기 변속기(T)가 저단으로 변속된 때 상기 발전부(13)와 상기 보상말단부(5) 사이를 이어 상기 보상말단부(5)의 회전력을 상기 발전부(13)로 전달하는 충전전동부(15);를 더 포함하고 있으며,
상기 전원(9)은 충전이 가능한 충전 배터리인 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 보상부(3)는 모터이고,
상기 보상말단부(5)는 상기 변속기 입력축(11)에 장착된 기어휠이며,
상기 전동부(7)는 상기 모터(3)와 상기 기어휠(5)을 연결하는 기어열인 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제3 항에 있어서,
상기 기어열(7)은 상기 기어열(7)이 장착되는 기어축(17) 상에 설치되어 상기 기어열(7)을 통한 동력 전달을 단속하는 클러치(19)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제4 항에 있어서,
상기 충전전동부(15)는 상기 발전부(13)와 상기 기어휠(5)을 연결하는 기어열이며,
상기 기어열(15)은 상기 기어열(15)이 장착되는 기어축(21) 상에 설치된 클러치(23)에 의해 상기 기어열(15)을 통한 동력 전달을 단속하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제5 항에 있어서,
상기 변속기(T)는 자동화 수동변속기(AMT)인 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제5 항에 있어서,
상기 변속기(T)는 수동변속기(MT)인 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제3 항에 있어서,
상기 기어휠(5)은 상기 변속기 입력축(11) 상에 스플라인 결합되어 상기 기어휠(5) 일측에 착탈됨으로써, 상기 입력축(11)과 사이의 동력 전달을 단속하는 도그 클러치(25)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제8 항에 있어서,
상기 충전전동부(15)는 상기 발전부(13)와 상기 기어휠(5)을 연결하는 기어열이며,
상기 기어열(15)은 상기 기어열(15)이 장착되는 기어축(21) 상에 설치된 클러치(23)에 의해 상기 기어열(15)을 통한 동력 전달을 단속하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제9 항에 있어서,
상기 변속기(T)는 자동화 수동변속기(AMT)인 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.
제9 항에 있어서,
상기 변속기(T)는 수동변속기(MT)인 것을 특징으로 하는 차량의 변속충격 저감장치.