KR100337349B1

KR100337349B1 - 차량 진동 감쇠 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100337349B1
Application number: KR1019990047436A
Authority: KR
Inventors: 이홍우
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2002-05-21
Also published as: CN1302749A; CN1213240C; US6431336B1; KR20010039158A; JP4570743B2; DE10044185A1; JP2001124108A

Abstract

본 발명은 엔진에서 발생하는 이상 진동이 변속기 계통으로 전달되는 것을 방지하기 위한 것이다. 본 발명은 클러치 플레이트, 이 클러치 플레이트의 중심에 설치되어 클러치 축에 결합되는 클러치 허브, 이 클러치 플레이트의 외주양면으로 설치되는 마찰재의 페이싱, 상기 클러치 플레이트 상에 설치되어 엔진의 회전 진동을 감쇠시키는 댐퍼 스프링, 변속기에 전달되는 엔진의 이상 토크 변동에 따른 비틀림 진동을 감쇠하기 위한 댐핑 수단을 포함하는 차량 진동 감쇠 장치와 이를 제어하는 방법을 제공한다.

Description

차량 진동 감쇠 장치 및 방법{CAR VIBRATION DECREASING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 차량 진동 감쇠 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클러치 디스크 내에 전자적으로 제어 가능한 댐핑수단을 설치하여 차량의 이상 진동시에 차체에 전해지는 진동을 감소시키는 차량 진동 감쇠 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 차량에는 도 5에 도시한 바와 같이, 동력을 발생시키는 엔진(112)과 이 엔진의 회전수를 변화시켜 바퀴의 구동력을 변화시키는 변속기(114)가 장착된다.

이 변속기는 자동 변속기와 수동 변속기로 대별되며, 수동 변속기에는 변속기와 엔진 사이에 엔진의 동력을 단속하는 클러치 장치가 밀폐된 클러치 하우징의 내측에 장착된다.

상기 클러치 장치에는 통상적으로 엔진의 크랭크축과 일체가 되어 회전하는 플라이 휘일(116)의 뒷면에 연결되는 클러치 커버(118)와, 이 클러치 커버의 내부에 설치되어 상기 플라이 휘일(116)의 회전력을 클러치 축을 통하여 변속기에 전달하는 클러치 디스크(120)와, 페달 답력을 회전중인 클러치에 전달하는 릴리스 베어링(122)으로 구성된다.

여기서 상기 클러치 디스크(120)의 구성만을 보다 상세히 살펴보면 도 6에 도시한 바와 같이, 종래의 클러치 디스크는 클러치 플레이트(124)와, 이 클러치 플레이트의 중심에 설치되어 클러치 축에 스플라인 결합되는 클러치 허브(126)와, 상기 클러치 플레이트의 전후면으로 설치되는 마찰재의 페이싱(128)과, 상기 클러치 플레이트 상에 설치되어 엔진의 회전 진동을 감쇠시키는 댐퍼 스프링(130)을 포함한다.

그런데 엔진의 부밍(booming)현상과 같이 엔진의 토크가 기준치 이상으로 증가하는 이상 진동현상이 발생하는 경우, 이 진동은 클러치 축을 통하여 변속기 및 그 이후의 구동계에 그대로 전달되어 차체가 심하게 진동하게 된다.

상기와 같이 엔진의 플라이휠을 통하여 전달되는 비틀림 진동이 변속기로 전달되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 상기 클러치 디스크 내에 댐퍼 스프링을 장착하고 있기는 하지만 이는 통상적인 상태에서의 비틀림 진동을 감쇠하기 위한 장치로서 상기와 같은 이상 진동까지 감쇠시키기는 어려웠다.

상기 이상 진동을 감쇠하기 위한 방법으로 상기 댐퍼 스프링의 강성을 큰 것을 채택할 수 있으나, 댐퍼 스프링의 강성치가 변화할 경우 운전조작성(Driveability)이 저해될 가능성이 있으므로 이 방법 또한 용이하지 않았다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 엔진에서 발생하는 이상 진동이 변속기 계통으로 전달되는 것을 방지하기 위하여 운전조작성을 저해하지 않는 일정범위 내에서 상기 댐퍼 스프링의 댐핑 정도를 일시적으로 조정할 수 있는 차량 진동 감쇠 장치 및 이 장치를 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 클러치 디스크가 장착된 클러치 장치의 단면도,

도 2는 본 발명에 의한 가변 댐핑수단의 제어 블록도,

도 3은 본 발명에 의한 진동 감쇠 방법의 순서도,

도 4는 본 발명에 의한 일실시예에 이용되는 ER유체의 전단력 특성도,

도 5는 종래기술에 의한 차량의 동력 전달 계통의 간략도해도,

도 6은 종래기술에 의한 클러치 디스크의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 클러치 디스크 14 : 클러치 커버

16 : 압력판 18 : 플라이 휘일

20 : 클러치 축 22 : 클러치 플레이트

24 : 클러치 허브 26 : 페이싱

28 : 댐퍼 스프링 30 : 챔버

32 : ER유체 34 : 접속단자

36 : 전자제어장치 38 : 차속센서

40 : RPM 센서 42 : 가속도계

44 : 변속기 커버 46 : 스프링

48 : 볼 50 : 가변 접속단자

52 : 도전체 54 : 접속 케이블

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 차량 진동 감쇠 장치는 클러치 플레이트, 이 클러치 플레이트의 중심에 설치되어 클러치 축에 결합되는 클러치 허브, 이 클러치 플레이트의 외주양면으로 설치되는 마찰재의 페이싱, 상기 클러치 플레이트 상에 설치되어 엔진의 회전 진동을 감쇠시키는 댐퍼 스프링, 변속기에 전달되는 엔진의 이상 토크 변동에 따른 비틀림 진동을 감쇠하기 위한 댐핑 수단을 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 차량의 진동 감쇠 방법은,

차량의 속도와, 엔진의 토크 변동량을 검출하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 검출된 차속이 일정범위 이내이고, 엔진의 토크 변동폭이 차속별 엔진 토크 기준폭 이상인가를 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 판단한 차속이 일정범위 이내이고, 엔진의 토크 변동폭이 차속별 엔진 토크 기준폭 이상이면 클러치 디스크의 댐퍼 스프링 내의 ER유체에 전기장을 인가하는 제3단계와; 상기 제3단계에서전기장을 인가 후에 변속기의 토크 변동량을 검출하여 이 변속기의 토크 변동폭이 차속별 변속기 토크 기준폭 이하인가를 판단하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 판단한 변속기 토크 변동량이 차속별 변속기 토크 기준폭 이하이면 상기 ER유체에 인가한 전기장을 제거하는 제5단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제4단계에서 판단한 변속기 토크 변동량이 차속별 변속기 토크 기준폭 이상이면 상기 ER유체에 인가한 전기장의 세기를 일정폭만큼 증가시킨 후에 상기 제4단계를 다시 진행시킨다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 도 1의 부호 12는 클러치 디스크를 지칭한다.

상기 클러치 디스크(12)는 클러치 커버(14)내의 압력판(16)에 의하여 엔진의 플라이 휘일(18)에 밀착되어 엔진의 회전 동력을 클러치 축(20)을 통하여 변속기에 전달한다.

상기 클러치 디스크(12)내에는 종래기술에서 설명한 바와 같이, 클러치 플레이트(22)와, 클러치 허브(24)와, 페이싱(26)을 갖추며, 클러치 플레이트 상으로는 엔진의 비틀림 진동을 감쇠시키는 댐퍼 스프링(28)이 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되는 클러치 디스크 내로 엔진의 이상 토크 변동에 따른 비틀림 진동을 감쇠시키기 위한 댐핑수단이 설치된다.

상기 댐핑수단은 상기 댐퍼 스프링(28)의 내부에 삽입되어 있는 튜브형 챔버(30)와, 이 튜브형 챔버(30) 내에 충진되어 있는 ER유체(Electro-Rheological fluid,32)로 구성된다. 여기서 튜브형 챔버(30)는 그 내부에 충진되어 있는 ER유체의 작동에 따라 반경 방향 및 길이 방향으로 약간의 신축이 가능하다.

상기 챔버(30)의 양단에는 전자제어장치(ECU)에 전기적으로 접속하기 위한 접속단자(34)가 형성되어 있다.

상기 ER 유체(Electro-Rheological fluid,32)는 전기장이 걸리지 않으면 유체 중에 분산된 입자가 자유 운동을 하여 등방향성(Isotropic)의 특성을 보이지만, 전기장이 가해지면 유체 중에 분산된 입자가 유도 분극을 일으켜 전극을 향하는 다수의 섬유상 조직을 형성함으로써 이방향성(Anisotropic)의 거동을 갖게 되어 유체의 유동이나 외부에서 가해지는 전단력에 대하여 저항을 나타내는 특성을 가지고 있다.

본 발명은 ER 유체의 전단 저항 특성을 이용하고 있다. 즉, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 전자제어장치(36)가 튜브형 챔버(30)의 양단에 연결되어 있는 접속단자(34)를 통하여 전기장을 챔버(30)에 인가하면, 챔버(30)내의 ER 유체(32)가 이방향성 섬유상 조직을 형성하는 데, 이 때 ER 유체가 형성하는 이러한 이방향성 섬유상 조직의 전단 저항(R)은 도 4에 도시한 바와 같이 인가한 전기장의 세기(E)에 비례하여 증가한다. ER 유체(32)는 튜브형 챔버(30)를 통하여 댐퍼 스프링(28)과는 축방향을 따라서, 즉, 댐퍼스프링(28)의 신축 방향을 따라서 접촉하고 있으므로 ER 유체의 전단 저항(R)도 댐퍼 스프링의 신축 방향, 즉 탄성 운동 방향으로 작용하게 된다. 이와 같이, ER 유체의 전단 저항은 댐퍼 스프링의 신축 방향에 따른 운동을 방해하는 저항으로 작용하고 있으므로 ER 유체의 전단 저항이 커질수록 댐퍼 스프링(28)도 원래의 강성치 또는 탄성 계수에 이러한 전단 저항에 의한 힘이 합해져서 더욱 큰 강성치 또는 탄성 계수를 가진 스프링처럼 작용하게 된다.

여기서 상기 ER유체에 전기장을 인가하는 조건으로서는 차속의 전체 영역이 아니라 큰 구동 토크가 필요하지 않은 일정 차속의 범위, 예를 들면 시속 20㎞ 에서 시속 60㎞의 범위에서 엔진의 토크 변동폭이 기준 변동폭 이상으로 증가할 때에 비로소 전기장이 인가되도록 한다.

상기에서 전기장을 인가하기 위한 장치로는 변속기 커버(44)상에 관통홀을 마련하여 이에 스프링(46)에 의해 탄지되는 볼(48)로 이루어지는 가변접속단자(50)와, 플라이 휘일(18)의 원주 둘레로 형성되어 상기 가변 접속단자(50)와 접촉하여 직류 전원을 인가받는 도전체(52)와, 이 도전체(52)로부터 클러치 축(20)을 통하여 ER유체(32)의 접속단자(34)에 연결되는 접속 케이블(54)로 이루어진다.

한편 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 ER유체(32)가 연결되는 가변 접속단자(50)는 전자제어장치(ECU,36)에 의하여 전원공급이 제어되며, 이 전자제어장치는 차속센서(Speed sensor,38)로부터 차속을, RPM 센서(40)로부터 엔진의 토크 변동량을, 가속도계(Accelerometer,42)로부터 변속기의 토크 변동량을 검출하여 상기 ER유체(32)에 전기장을 인가시키거나 인가된 전기장의 세기(E)를 증가시킨다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 차량 진동 감쇠 장치를 제어하여 차량의 진동을 감쇠하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 전자제어장치에서는 상기 차속센서(38)와 RPM 센서(40)로부터 차량의 속도와 엔진의 토크 변동량을 검출한다.(S1,S2)

상기에서 검출한 차량의 속도가 시속 20㎞에서 시속 60㎞의 범위내에 속하는 지를 판단한다.(S3)

상기 단계에서 차량의 속도가 상기 범위내라고 판단되면 엔진의 토크 변동폭이 차속별 엔진 토크 기준폭 이상인가를 판단하고, 그렇지 않으면 본 방법을 종료한다.(S4)

상기에서 차속별 엔진 토크 기준폭은 미리 차량의 속도대별로 엔진의 회전수의 변화가능폭을 지정하여 전자제어장치에 입력해 둔 설정치를 말하며, 상기에서RPM센서로부터 판단한 엔진의 실제 회전수의 변동폭이 상기 설정치 보다 클 경우에는 엔진에 이상 진동이 발생하고 있다고 판단할 수 있다.

상기 단계에서 엔진의 현재 토크 변동폭이 차속별 엔진 토크 기준폭 이상이라고 판단되면, 전자제어장치(36)는 상기 댐퍼 스프링(28) 내에 삽입된 ER유체(32)에 전기장을 인가한다.(S5)

상기에서 전기장의 인가는 직류전원이 가변 접속단자(50)를 통하여 변속기내로 공급되고, 이 전원은 다시 플라이 휘일 상의 도전체(52) 및 접속 케이블(54)을 매개로 ER유체(32)로 전달된다.

상기와 같이 ER유체에 전기장이 인가되면 ER유체는 상기 댐퍼 스프링(28)이 작동하는 방향으로 전단력이 작용하게 되는데, 이 때 작용하는 전단저항의 크기는 최초에 인가되는 전기장의 세기(E)에 의하여 정하여진다.

상기 ER유체의 전단저항은 상기 댐퍼 스프링이 일시적으로 더욱 높은 강성치 또는 탄성 계수를 가진 스프링처럼 탄성 운동하게 하고 이에 따라 엔진의 이상 진동이 변속기 계통으로 전달되는 것을 감소시킨다.

상기 단계에서 전자제어장치는 ER유체(32)에 일정한 세기의 전기장을 인가한 후에는 가속도계(42)로부터 변속기의 토크 변동량을 검출한다.(S6)

상기에서 검출한 변속기의 토크 변동량이 차속별 변속기 토크 기준폭 이하인가를 판단한다.(S7)

상기 차속별 변속기 토크 기준폭은 상기 차속별 엔진 토크 기준폭과 동일한 방법에 의하여 미리 전자제어장치에 그 설정치가 입력되게 된다.

상기 단계에서 변속기의 현재 토크 변동폭이 차속별 변속기 토크 기준폭 이하라고 판단되면, 전자제어장치(36)는 상기 댐퍼 스프링(28) 내에 삽입된 ER유체(32)에 인가된 전기장을 제거하고 본 방법을 종료하며(S8), 변속기의 현재 토크 변동폭이 차속별 변속기 토크 기준폭 이상이라고 판단되면, 상기 ER유체(32)에 인가한 전기장의 세기를 일정폭만큼 더 증가시킨 후에 다시 변속기의 현재 토크 변동폭과 차속별 변속기 토크 기준폭을 비교하는 단계가 진행되도록 순환되게 된다.(S9)

상기와 같이 구성되는 클러치 디스크의 차량 진동 감쇠 장치 및 방법은 일정 차속의 범위내에서 발생하는 엔진의 이상 진동 현상을 운전조작성에 영향을 미치지 않으면서 감쇠시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 의한 클러치 디스크의 차량 진동 감쇠 장치 및 방법에 의하면 엔진에서 발생하는 이상 진동이 변속기 계통으로 전달되는 것을 운전 조작에 지장을 주지 않는 범위내에서 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 차량의 정숙성 및 조작성을 보다 향상시킬 수 있다.

Claims

클러치 플레이트,

상기 클러치 플레이트의 중심에 설치되어 클러치 축에 결합되어 있는 클러치 허브,

상기 클러치 플레이트의 전후면으로 설치되는 페이싱,

상기 클러치 플레이트상에 설치되어 엔진의 제1 진동을 감쇠시키는 댐퍼 스프링, 그리고

상기 엔진의 이상 토크 변동에 따른 제2 진동을 감쇠하기 위한 댐핑 수단

을 포함하고,

상기 댐핑 수단은

상기 댐퍼 스프링 속에 튜브 형태로 삽입되어 있는 챔버 및

상기 챔버 내에 충진되어 있고, 상기 댐퍼 스프링의 탄성 운동 방향으로 전단 저항을 나타내는 ER유체(Electro-Rheological fluid)

를 포함하는

차량 진동 감쇠 장치.
삭제
차량의 속도와, 엔진의 토크 변동량을 검출하는 제1단계(S1,S2)와;

상기 제1단계에서 검출된 차속이 일정범위 이내이고, 엔진의 토크 변동폭이 차속별 엔진 토크 기준폭 이상인가를 판단하는 제2단계(S3,S4)와;

상기 제2단계에서 판단한 차속이 일정범위 이내이고, 엔진의 토크 변동폭이 차속별 엔진 토크 기준폭 이상이면 클러치 디스크의 댐퍼 스프링 내의 ER유체에 전기장을 인가하는 제3단계(S5)와;

상기 제3단계에서 전기장을 인가후에 변속기의 토크 변동량을 검출하여 이 변속기의 토크 변동폭이 차속별 변속기 토크 기준폭 이하인가를 판단하는 제4단계(S6,S7)와;

상기 제4단계에서 판단한 변속기 토크 변동량이 차속별 변속기 토크 기준폭 이하이면 상기 ER유체에 인가한 전기장을 제거하는 제5단계(S8)를 포함하여 이루어지는 차량의 진동 감쇠 방법.
청구항 3에 있어서,

상기 제4단계와 상기 제5단계 사이에는

상기 제4단계에서 판단한 변속기 토크 변동량이 차속별 변속기 토크 기준폭 이상이면 상기 ER유체에 인가한 전기장의 세기를 일정폭만큼 증가시킨 후에 상기 제4단계를 다시 진행시키는 제6단계(S9)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 진동 감쇠 방법.