KR100461417B1 - 압전소자를 이용한 수동 변속기 차량의 변속단 검출 장치 - Google Patents
압전소자를 이용한 수동 변속기 차량의 변속단 검출 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 수동 변속기의 동력 전달축에 구비된 프런트 및 리어 베어링 외륜 내부에 압전소자를 장착하여, 상기 동력 전달축의 회전에 맞물려 회전하는 베어링의 볼 위치에 따른 진동 압력분포를 검출 분석하여 운전자의 변속레버 조작에 따른 변속단 위치를 검출하여 표시할 목적으로;
수동 변속기를 장착한 차량에 있어서, 상기 수동 변속기의 동력전달 축에 구비된 베어링 외륜 내부 장착 구비되어 베어링의 진동 압력을 검출하는 베어링 진동 압력 검출수단과; 상기 베어링 진동 압력 검출수단에서 검출되어 인가되는 동력 전달 축에 구비된 베어링의 진동에 따른 전압비를 메모리에 저장되어 있는 변속단 별 전압비와 비교하여 해당 변속단을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단과; 상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 변속단 표시 제어신호에 동기되어 차량의 현재 변속단을 운전석 앞 클러스터에 표시하는 변속단 표시수단으로 이루어져 있어서, 차량 주행시 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 수동 변속기의 변속단 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전소자를 이용하여 동력 전달축에 구비된 베어링의 진동 압력을 검출한 후, 상기 베어링 진동 압력 변화에 따라 수동 변속기의 변속단을 판단한 다음, 운전자가 확인 가능하도록 표시하여 주기 위한 압전 소자를 이용한 수동 변속기 차량의 변속단 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 변속기는 엔진과 추진축 사이 또는 엔진과 차동기어 사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행 상태에 알맞도록 엔진회전을 적절히 변속하여 회전력을 증대시키거나 고속 회전으로 바꾸어 주며, 또한 엔진을 무부하 상태로 두거나 자동차를 후진하게 하는 장치이다.
상기한 차량용 변속기는 경량, 견고, 조작의 원활, 정숙, 취급의 간편 등이 요구되며, 변속비가 연속적으로 또는 자동적으로 변화할 수 있는 것이 이상적이다.
상기 변속기를 크게 나누면 수동 변속기와 자동 변속기로 분류할 수 있는데, 수동 변속기는 선택 기어식 변속기라고 하며, 후륜 차량에 사용되는 트랜스미션(TRANSMISSION)과 전륜 차량에 사용되는 트랜스 액슬(TRANS AXLE)로 대별할 수 있다.
근래의 사용되는 수동 변속기는 싱크로 메시 기구로 이용된 상시 물림 동기치합식이 이용되고 있는데, 주축 위를 항상 공전하고 있는 변속기어와 주축 및 스플라인에 의해 결합된 허부기어 사이에 원추형의 마찰면을 갖는 링과 슬리브를 이용한 것으로 변속시 시프트 레버로 슬리브를 움직이면 싱크로나이징이 작용하고, 이 링의 마찰력에 의해 주축과 변속되는 기어가 부드럽게 물리게 되므로 조용한 변속 작용을 시킬 수 있다.
상기 수동 변속기는 자동 변속기와 달리, 운전자가 변속레버를 직접 조작하여 기어단을 변속함으로써, 운전자에게 현재의 기어단 위치를 표시하지 않는 반면, 자동 변속기는 차량의 동작상태 변화에 따라 변속단이 자동으로 변속됨을 운전자에 표시하여 주고 있다.
따라서, 수동 변속기를 구비한 차량을 운전하는 운전자의 경우, 주의 깊게 자신이 변속시킨 기어단을 인지하지 않는 이상, 차량 주행상태에 따른 기어단 위치를 알 수 없고, 특히 초보 운전자의 경우, 자신이 현재 주행하고 있는 기어단이 몇 단인지를 알 수 없어 때때로 변속 오조작에 따른 안전운행에 막대한 악영향을 끼치는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수동 변속기의 동력 전달축에 구비된 프런트 및 리어 베어링 외륜 내부에 압전소자를 장착하여, 상기 동력 전달축의 회전에 맞물려 회전하는 베어링의 볼 위치에 따른 진동 압력분포를 검출 분석하여 운전자의 변속레버 조작에 따른 변속단 위치를 검출하여 표시할 수 있는 압전 소자를 이용한 수동 변속기 차량의 변속단 검출장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자가 구비된 수동 변속기의 입력축 부분 단면도,
도 2 a, b는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 볼 위치에 따른 외륜 표면의 압력 분포 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 수동 변속기의 변속단 검출 장치 구성 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 수동 변속기의 변속단 검출 방법 동작 순서도 이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 입력축 12 : 입력축 프런트 베어링
14 : 입력축 리어 베어링 16 : 제1 압전소자
18 : 제2 압전소자 100 : 베어링 진동 압력 검출수단
110 : 제1 베어링 압력 검출부 120 : 제2 베어링 압력 검출부
200 : 엔진 제어 수단 300 : 기어단 표시수단
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
수동 변속기를 장착한 차량에 있어서, 상기 수동 변속기의 동력전달 축에 구비된 베어링 외륜 내부 장착 구비되어 베어링의 진동 압력을 검출하는 베어링 진동 압력 검출수단과;
상기 베어링 진동 압력 검출수단에서 검출되어 인가되는 동력 전달 축에 구비된 베어링의 진동에 따른 전압비를 메모리에 저장되어 있는 변속단 별 전압비와 비교하여 해당 변속단을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단과;
상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 변속단 표시 제어신호에 동기되어 차량의 현재 변속단을 운전석 앞 클러스터에 표시하는 변속단 표시수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 일예로 제시된 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자가 구비된 수동 변속기의 입력축 부분 단면도, 도 2 a, b는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 볼 위치에 따른 외륜 표면의 압력 분포 그래프, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 수동 변속기의 변속단 검출 장치 구성 블록도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자를 이용한 수동 변속기의 변속단 검출 방법 동작 순서도 이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전 소자가 구비된 수동 변속기의 입력축 부분 단면도로서, 수동 변속기 동력전달 축의 하나인 입력축(10)의 프런트(front) 측에 구비되어 있는 프런트 베어링(12) 외륜 내부에 베어링의 진동 압력을 검출하는 제1 압전 소자(16)가 구비되어 있다.
또한, 상기 변속기 입력축(10)의 리어(rear) 측에 구비되어 있는 리어 베어링(14) 외륜 내부에 베어링의 진동 압력을 검출하는 제2 압력 소자(18)가 구비되어 있다.
상기 제1 압력 소자 및 제2 압력 소자는 입력축(10)의 회전과 맞물려 구름운동으로 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14) 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼(12',14')의 진동 압력 변화를 도 2의 a 또는 b와 같이 검출한다.
도 2의 a와 b는 변속기 동력 전달 축의 하나인 입력축(10)의 회전과 맞물려 구름운동으로 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼(12',14')의 진동 압력 변화를 그래프로 도시한 것으로서, 도 2의 a는 프런트 베어링(12) 또는 리어 베어링(14)의 볼(12',14')이 회전하는 중에 제1 압력소자(16) 및 제2 압력소자(18)가 위치한 부분에 위치 될 때, 상기 제1, 2 압력소자(16,18)에 의해 검출되는 프런트 또는 리어 베어링(12,14)의 최대 압력을 도시한 그래프이다.
도 2의 b는 프런트, 리어 베어링(12,14)의 볼(12',14')이 회전하는 중에 제1, 2 압력소자(16,18)가 위치한 부분을 중심으로 양측에 각각 위치될 때, 상기 1, 2 압력소자(16,18)에 의해 검출되는 프런트, 리어 베어링(12,14)의 최소 압력분포를 도시한 그래프이다.
따라서, 본 발명에 따른 압력소자를 이용한 수동 변속기 차량의 변속단 표시장치는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 베어링 진동 압력 검출장치(100)는 수동변속기의 동력전달 축의 하나인 입력축의 프런트 및 리어 축 과 맞물려 회전하는 베어링 외륜 내부에 장착 구비되어, 상기 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 압력 분포를 검출하여 소정의 전기신호 출력한다.
이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 베어링 진동 압력 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 베어링의 진동에 따른 전압비를 비교하여 메로리에 저장되어 있는 변속단 별 전압비와 비교하여 해당 변속단을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시 제어신호를 출력한다.
변속단 표시장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 변속단 표시 제어신호에 동기되어, 운전자가 확인 가능하도록 운전석 앞 클러스터(미도시)의 소정의 위치에 구비되어 있는 해당 변속단 램프를 점등시킨다.
상기에서 베어링 진동 압력 검출장치(100)는 수동 변속기의 입력축(10)의 프런트 축 과 맞물려 회전하는 베어링(12) 외륜 내부에 장착 구비되어, 상기 베어링(12) 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼(12')의 진동 압력 분포를 검출하여 소정의 전기신호 출력 제1 베어링 진동 압력 검출부(110)와;
수동변속기의 입력축(10)의 리어 축 과 맞물려 회전하는 베어링(14) 외륜 내부에 장착 구비되어, 상기 베어링(14) 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼(14')의 진동 압력 분포를 검출하여 소정의 전기신호 출력 제2 베어링 진동 압력 검출부(120)를 포함하여 이루어져 있다.
상기한 구성으로 이루어진 압전 소자를 이용한 수동 변속기 차량의 변속단 표시 방법을 첨부한 도 4를 참조하여 예를 들어 설명한다.
운전자가 차량을 주행시키기 위해 엔진을 시동시킨 후, 차량을 주행시키면, 베어링 진동 압력 검출장치(100)의 제1 베어링 압력 검출부(110)와 제2 베어링 진동 압력 검출부(120)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 수동 변속기 동력전달 축의 하나인 입력축(10) 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화를 검출한다(S100).
이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 베어링 진동 압력 검출장치(100)의 제1 베어링 진동 압력 검출부(110)와 제2 베어링 진동 압력 검출부(120)에서 각각 검출되는 수동 변속기 입력축(10) 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화를 입력받기 위해 소정의 제어신호를 출력하면, 베어링 진동 압력 검출장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 인가되는 제어신호에 동기되어, 제1 베어링 진동 압력 검출부(110)와 제2 베어링 진동 압력 검출부(120)에서 각각 검출되는 수동 변속기 입력축(10) 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 분포에 따른 소정의 전기신호로 출력한다.
엔진 제어 장치(200)는 상기 베어링 진동 압력 검출장치(100)에서 출력되어 인가되는 수동 변속기 입력축(10) 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 분포에 따른 전기신호를 입력받아 전압 값으로 변화시킨 후, 상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값을 메모리에 저장되어 있는 각각의 변속단 설정 진동 압력 전압 값과 비교하여 해당 변속단을 표시하기 위한 변속단 표시 제어신호를 출력한다(S110 ~ S190).
즉, 상기에서 제1 및 제2 베어링(12,14)의 볼(12',14') 진동 압력 분포에 대한 분석은 도 2의 a 및 b에 도시되어 있는 바와 같이 제1, 2 압전소자(16,18)에 의해 검출되는 제1 및 제2 베어링(12,14)의 최대 압력값과 최소 압력 값에 의해 제1, 2 압력소자(16,18)가 위치한 위치를 제1,2 베어링(12,14)의 볼(12',14')의 몇 개가 지나갔는가를 알 수 있다.
이 때, 차량 변속기 입력축(10)에 구비되는 베어링(12,14)의 볼(12',14') 개수를 알고 있고, 베어링 내륜 외측 반경과 , 베어링 외륜 내측 반경을 알고 있을 때, 하기의 수식에 의해 산출할 수 있다.
즉, 베어링 볼 개수 × (베어링 내륜 외측 반경 / 베어링 외륜 내측 반경)로 연산되어 산출되는 값은 입력축(10)의 1회전당 제1, 2 압전소자(16,18)를 통과하는 제1, 2 베어링(12,14)의 볼(12',14') 개수가 된다.
따라서, 상기 제1, 2 베어링(12,14) 외륜 내부에 구비되어 있는 제1, 2 압전소자(16,18)가 구비된 위치를 통과하는 제1, 2 베어링(12,14)의 볼(12',14') 개수는 상기 제1, 2 압전 소자(16,18)에 의해 압력 최대 값과 압력 최소 값으로 각각 필터링 된 후, 소정의 전기신호로 출력된다.
따라서, 상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값이 메모리에 저장되어 있는 후진 변속단의 설정 압력 범위 내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자에게 변속레버가 후진(R) 변속단에 위치됨을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시제어신호를 출력하는 단계(S190)를 수행한다(S120).
하지만, 상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값이 메모리에 저장되어 있는 중립(N) 변속단 설정 압력 범위 내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자에게 변속레버가 중립(N) 변속단에 위치됨을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시제어신호를 출력하는 단계(S190)를 수행한다(S130).
특히, 상기 변속레버가 중립(N) 위치에 위치됨을 판단할 때는 베어링(12,14)에 걸리는 부하가 거의 없으므로 제1, 2 진동 압력 검출부들(110,120)에 의해 인가되는 전압 값으로 쉽게 판단할 수 있다.
그리고, 상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값이 메모리에 저장되어 있는 전진 1단의 변속단 설정 압력 범위 내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자에게 변속레버가 전진 1단의 변속단에 위치됨을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시제어신호를 출력하는 단계(S190)를 수행한다(S140).
또한, 상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값이 메모리에 저장되어 있는 전진 2단의 변속단 설정 압력 범위 내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자에게 변속레버가 전진 2단의 변속단에 위치됨을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시제어신호를 출력하는 단계(S190)를 수행한다(S150).
이어서, 상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값이 메모리에 저장되어 있는 전진 3단의 변속단 설정 압력 범위 내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자에게 변속레버가 전진 3단의 변속단에 위치됨을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시제어신호를 출력하는 단계(S190)를 수행한다(S160).
상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값이 메모리에 저장되어 있는 전진 4단의 변속단 설정 압력 범위 내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자에게 변속레버가 전진 4단의 변속단에 위치됨을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시제어신호를 출력하는 단계(S190)를 수행한다(S170).
계속해서, 상기 입력되는 프런트 베어링(12)과 리어 베어링(14)의 진동 압력 변화 값이 메모리에 저장되어 있는 전진 5단의 변속단 설정 압력 범위 내에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자에게 변속레버가 전진 5단의 변속단에 위치됨을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시제어신호를 출력하는 단계(S190)를 수행한다(S180).
이로서, 수동 변속기 차량에서 동력전달 축인 입력축 또는 출력축에 구비된 베어링에 걸리는 부하에 따른 진동 압력 전압차에 의해 변속단을 구분하여, 해당 변속단 위치 신호를 출력함으로서, 별도 부품의 추가 없이 운전자의 변속레버 조작에 따른 변속단을 표시하여 차량 주행시 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 수동 변속기의 동력 전달축에 구비된 프런트 및 리어 베어링 외륜 내부에 압전소자를 장착하여, 상기 동력 전달축의 회전에 맞물려 회전하는 베어링의 볼 위치에 따른 진동 압력분포를 검출 분석하여 운전자의 변속레버 조작에 따른 변속단 위치를 검출하여 표시함으로서, 차량 주행시 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
Claims (2)
- 수동 변속기를 장착한 차량에 있어서, 상기 수동 변속기의 동력전달 축에 구비된 베어링 외륜 내부 장착 구비되어 베어링의 진동 압력을 검출하는 베어링 진동 압력 검출수단과;상기 베어링 진동 압력 검출수단에서 검출되어 인가되는 동력 전달 축에 구비된 베어링의 진동에 따른 전압비를 메모리에 저장되어 있는 변속단 별 전압비와 비교하여 해당 변속단을 표시하기 위한 소정의 변속단 표시 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단과;상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 변속단 표시 제어신호에 동기되어 차량의 현재 변속단을 운전석 앞 클러스터에 표시하는 변속단 표시수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 압전 소자를 이용한 수동 변속기의 변속단 표시 장치.
- 제 1항에 있어서, 베어링 진동 압력 검출 수단은 수동 변속기의 동력 전달축의 프런트 축과 맞물려 회전하는 베어링 외륜 내부에 장착 구비되어, 상기 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 진동 압력 분포를 검출하여 소정의 전기신호 출력 제1 베어링 진동 압력 검출부와;수동변속기의 동력 전달 축의 리어 축 과 맞물려 회전하는 베어링 외륜 내부에 장착 구비되어, 상기 베어링 외륜을 따라 회전하는 베어링 볼의 진동 압력 분포를 검출하여 소정의 전기신호 출력 제2 베어링 진동 압력 검출부를 포함하여 이루어진 압전 소자를 이용한 수동 변속기의 변속단 표시 장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-2002-0058444A KR100461417B1 (ko) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | 압전소자를 이용한 수동 변속기 차량의 변속단 검출 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Citations (3)
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| US4341122A (en) * | 1979-03-22 | 1982-07-27 | Gerhard B. Lechler | Force measuring device |
| JPH0526235A (ja) * | 1991-07-23 | 1993-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | 軸受剛性制御装置 |
| KR19990075453A (ko) * | 1998-03-20 | 1999-10-15 | 김영환 | 반자동 변속기 차량의 기어변속위치 검출장치 |
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2002
- 2002-09-26 KR KR10-2002-0058444A patent/KR100461417B1/ko not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20040026838A (ko) | 2004-04-01 |
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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