KR20070036883A - Preload correcting device for a transmission - Google Patents

Abstract

본 발명의 변속기의 예압보정장치는 예압계측을 위해 샤프트의 출력단측 베어링에 설치된 계측수단(100)과, 계측된 예압량을 증감하여 길이가 가변시키도록 샤프트의 입력단측 베어링에 설치된 액츄에이터 수단(200)과, 상기 계측수단(100)의 계측신호에 따라 상기 액츄에이터 수단(200)을 제어하는 제어수단(300)을 포함하여, 저온시 예압량이 상승하면, 이를 보정하기 위해 예압량을 감소하고, 하향변속, 즉 후진단 운전시, 드래그(Drag)를 작게하여 변속 조작력이 작아지도록 예압량이 작아지는는 방향으로 액츄에이터 수단(200)을 제어하고, 고온시 예압량이 감소하면, 이를 보정하기 위해 예압량을 증가하고, 상향변속, 즉 전진단 운전시, 드래그를 크게하여 변속 조작력이 작아지도록 예압량이 커지는 방향으로 액츄에이터 수단(200)을 제어한다.The preload compensator of the transmission of the present invention includes a measuring means (100) installed on the bearing of the output end of the shaft for preload measurement, and an actuator means (200) installed on the bearing of the input end of the shaft to vary the length by increasing or decreasing the measured preload amount. ), And the control means 300 for controlling the actuator means 200 according to the measurement signal of the measuring means 100, when the preload amount rises at low temperature, the preload amount is decreased to correct this, When shifting, i.e. during reverse rotation operation, the actuator means 200 is controlled in a direction in which the preload amount is reduced so as to reduce the drag operation force by reducing the drag, and when the preload amount decreases at high temperature, the preload amount is increased to compensate for this. Then, the actuator means 200 is controlled in a direction in which the preload amount is increased so that the drag operation is increased and the shift operation force is decreased during the upshift, ie, the forward-end operation.

본 발명에 의하면, 온도에 따른 보상외에 부하시의 추력에 의한 축밀림의 예압량변동을 보상하여 일정예압을 유지함으로서 결과적으로 축 기울어짐이나 예압량변동에 의한 기어치와 베어링의 편접촉을 방지하여 내구성을 향상하며, 또한 샤프트의 입력축에 설치되어 예압증감에 따른 드래그 변동이 가능하므로 변속시 필요한 조작력을 제어할 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention, in addition to the compensation according to the temperature, the preload fluctuation of the shaft rolling due to the thrust under load is compensated to maintain a constant preload, thereby preventing the one-way contact between the gear teeth and the bearing due to the shaft tilt or the preload fluctuation. It improves durability, and it is also installed on the input shaft of the shaft, so drag fluctuations due to preload increase and decrease have the effect of controlling the required operating force during shifting.

Description

변속기의 예압보정장치{PRELOAD CORRECTING DEVICE FOR A TRANSMISSION}PRELOAD CORRECTING DEVICE FOR A TRANSMISSION}

도 1은 통상적인 수동 변속기의 구조가 개략적으로 도시된 구성도이고,1 is a configuration diagram schematically showing the structure of a conventional manual transmission,

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변속기의 예압보정장치의 구성을 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a preload correction device of a transmission according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 변속케이스 3 : 샤프트1: shifting case 3: shaft

5 : 기어 9 : 베어링5: gear 9: bearing

9 : 쉼(shim) 100 : 계측수단 9: shim 100: measuring means

200 : 액츄에이터 수단 300 : 제어수단200: actuator means 300: control means

본 발명은 변속기의 예압보정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 변속기 샤프트를 지지하는 베어링의 일단에서 측정한 예압량을 피드백하여 타단에서 능동적으로 보정함으로서 일정한 예압을 유지할 수 있는 변속기의 예압보정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a preload compensator for a transmission. More specifically, a preload compensator for a transmission capable of maintaining a constant preload by feeding back a preload amount measured at one end of a bearing supporting a transmission shaft and actively compensating at the other end. It is about.

잘 알려진 바와 같이, 자동차의 동력전달장치는 엔진에서 발생된 동력을 구 도 바퀴에 전달하는 것으로, 엔진의 플라이휠에 설치되어 출발시나 변속시 필요에 따라 동력 전달을 단속하는 클러치와, 주행상태에 알맞도록 기어의 물림을 변경시키고 전진과 후진을 하기 위한 변속기와, 이 변속기의 회전 속도를 최종적으로 감소시키는 동시에 차가 회전할 때 좌우 구동바퀴에 알맞은 회전속도로 동력을 전달하는 종감속 기어 및 차동장치와, 상기 변속기의 출력을 상기 종감속기어에 전달하는 추진축을 포함하여 구성되어 있다.As is well known, the power transmission device of a vehicle transmits the power generated by the engine to the structure wheel, and is installed on the flywheel of the engine to clamp the power transmission when necessary at the time of departure or shifting, and is suitable for driving conditions. Gearbox to change the bite of the gear and to move forward and backward, and to reduce the rotational speed of the gearbox at the same time and to transmit power at the proper rotational speed to the left and right driving wheels when the car turns. And a propulsion shaft for transmitting the output of the transmission to the longitudinal reduction gear.

변속기는 클러치와 추진축사이에 설치되어 엔진의 동력을 자동차의 주행상태에 알맞도록 엔진의 회전을 적절히 변속하여 회전력을 증대시키거나 고속회전으로 바꾸어 주며, 또한 엔진을 무부하 상태로 두거나 자동차를 후진하게 하는 역할을 한다.The transmission is installed between the clutch and the propulsion shaft to change the engine's power appropriately to the driving condition of the vehicle to increase the rotational force or to change it to high speed, and also to leave the engine at no load or to reverse the vehicle. Play a role.

이러한 변속기는 운전자가 수동으로 클러치를 조작하여 수동으로 변속을 하는 수동변속기(MTM)와, 클러치의 조작없이 주행상태에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동변속기(ATM)의 2가지 형식이 있으며, 수동변속기는 기어식으로 3-5단 변속의 것이 사용되고, 자동변속기는 토크컨버터 또는 유체커플링에 유성기어장치를 사용한 자동변속기를 조합한 형식이 많이 사용되고 있다.There are two types of transmissions, a manual transmission (MTM) in which a driver shifts manually by operating a clutch manually, and an automatic transmission (ATM) in which a shift is automatically made according to a driving state without the clutch being operated. The gear type is a 3-5 speed shift type, and the automatic transmission is a combination of a torque converter or an automatic transmission using a planetary gear unit in fluid coupling.

도 1에는 통상적인 수동변속기를 나타내며, 수동변속기는 도시된 바와 같이, 변속케이스(1)와, 이 변속케이스(1)에 내징되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 축(3)과, 상기 축(3)에 각각 결합된 기어(5)와, 변속케이스(1)와 축(30)의 양끝단사이에 설치되어 축(3)의 회전을 지지하는 베어링(7)을 포함한다.Figure 1 shows a conventional manual transmission, the manual transmission, as shown, a transmission case 1, a shaft (3) that is internalized in the transmission case (1) rotated by the power of the engine, and the shaft Gears 5 respectively coupled to 3 and bearings 7 installed between the transmission case 1 and both ends of the shaft 30 to support rotation of the shaft 3.

현재 본 출원인이 생산하는 3축 변속기는 구조상 입력축과, 제 1 및 제 2 출 력축의 모두에 통상 테이퍼 롤러 베어링이 사용되며, 이러한 테이퍼 롤러 베어링의 경우 축방향 하중과 경방향 하중을 모두 잡을 수 있는 능력이 있으나, 초기 초립시 베어링의 안착성과 상용운전 온도구간에서의 온도보정을 위하여 어느정도의 예압(축지지 베어링의 양단을 눌러주는 역할)을 주어야 하며, 주어지는 예압의 크기에 따라 진동소음이 달라지는 동시에 변속감도 좌우되기 때문에 항상 필요한 예압을 유지하는 것이 매우 중요하다 .이에 따라 베어링(7)과 변속케이스(1)사이에는 각각 축방향의 힘, 즉 예압(preload)을 발생시키기 위한 쉼(shim)(9)이 설치된다. 이러한 쉼(9)은 중심에 구멍이 형성된 고리모양의 부품으로서, 베어링(7)의 수명을 일정수준이상으로 확보하는 역할을 한다.At present, the three-axis gearbox produced by the present applicant has a structural taper roller bearing for both the input shaft and the first and second output shafts, and in the case of the tapered roller bearing, the axial load and the radial load can be caught. Although it is capable, it is necessary to give a certain amount of preload (the role of pressing both ends of the shaft support bearing) in order to settle the bearing and compensate the temperature in the temperature range of commercial operation at the initial granules. It is very important to maintain the necessary preload at all times because of the feeling of shifting. Therefore, between the bearing 7 and the transmission case 1, a shim for generating an axial force, i.e. a preload, can be obtained. 9) is installed. The shim 9 is a ring-shaped part formed with a hole in the center, and serves to secure the life of the bearing 7 to a predetermined level or more.

하지만, 종래에 가해지는 예압이 단일점에 대한 보상이므로 고온시에는 알루미늄 합금인 케이스가 스틸재인 샤프트보다 열팽창율이 더 커서 많이 늘어나기 때문에 예압이 없어져서 기어의 내구성에 악영향을 미치고, 저온시에는 반대로 예압이 크게 증가하여 드래그과다에 의한 변속성능의 저하를 가져오게 되는 문제가 있었다.However, since the preload applied in the prior art compensates for a single point, the case of aluminum alloy has a larger thermal expansion rate than the shaft made of steel at the high temperature, so that the preload disappears, adversely affecting the durability of the gear. There is a problem that the preload is greatly increased, resulting in a decrease in shift performance due to excessive drag.

또한, 변속기에 쓰이는 기어가 헬리컬 기어이므로 토크가 있는 부하운전시 추력이 발생하게 되고, 이에 의해 샤프트가 양단지지 베어링중 어느 한쪽으로 밀리게 되어 결국 예압량이 축소되는 현상이 나타나게 되는 문제가 있었다.In addition, since the gear used in the transmission is a helical gear, thrust is generated during a load operation with torque, thereby causing the shaft to be pushed to either one of the bearings at both ends, thereby reducing the preload amount.

한편, 이러한 문제를 해결하고자 온도에 따른 예압보정을 행하는 온도보상형 베어링(TIMKEN)이 시판되고 있으나, 이 베어링 역시 보정량이 크기 않고, 온도에 따른 보상외에 부하시의 추력에 의한 샤프트의 밀림으로 생긴 예압의 변동보상에 대해 대안이 없이 불가능한 문제가 있었다.On the other hand, in order to solve this problem, a temperature-compensated bearing (TIMKEN) that performs preload compensation according to temperature is commercially available, but this bearing also has a large amount of correction, and is caused by the thrust of the shaft due to thrust under load in addition to the compensation due to temperature. There was a problem that there was no alternative to compensating for changes in preload.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 부하운전시 축밀림량을 보상하여 기어 및 베어링의 내구성을 확보할 수 있고, 온도변화에 확실하게 예압을 유지할 수 있는 변속기의 예압보정장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to compensate for the axial rolling during load operation to ensure the durability of the gears and bearings, the preload compensation of the transmission that can maintain the preload reliably against temperature changes To provide a device.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 변속케이스와, 이 변속케이스에 내장되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 샤프트와, 상기 샤프트에 각각 결합된 기어와, 상기 변속케이스와 샤프트의 양끝단사이에 설치되어 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 포함하는 변속기의 예압보정장치에 있어서, 예압계측을 위해 상기 샤프트의 출력단측 베어링에 설치된 계측수단과, 계측된 예압량을 증감하여 길이가 가변시키도록 상기 샤프트의 입력단측 베어링에 설치된 액츄에이터 수단과, 상기 계측수단의 계측신호에 따라 상기 액츄에이터 수단을 제어하는 제어수단을 포함한다.The present invention for realizing the above object is between the transmission case, a shaft built in the transmission case and rotated under the power of the engine, the gears respectively coupled to the shaft, and between the transmission case and both ends of the shaft. A preload correcting device for a transmission comprising a bearing installed to support rotation of a shaft, the preload measuring device comprising: a measuring means installed at an output end bearing of the shaft for preload measurement, and a variable length by increasing or decreasing a measured preload amount; Actuator means provided in an input end side bearing of the controller; and control means for controlling the actuator means in accordance with a measurement signal of the measurement means.

본 발명에 의한 예압보정장치는 온도에 따른 보상외에 부하시의 추력에 의한 축밀림의 예압량변동을 보상하여 일정예압을 유지함으로서 결과적으로 축 기울어짐이나 예압량변동에 의한 기어치와 베어링의 편접촉을 방지하여 내구성을 향상하는 효과를 가진다. 또한 샤프트의 입력측에 설치되어 예압증감에 따른 드래그 변동이 가능하므로 클러치 오프시 필요한 조작력을 제어할 수 있는 부가효과를 가진다.The preload compensator according to the present invention compensates the preload amount variation of the shaft rolling due to the thrust under load in addition to the compensation according to the temperature, thereby maintaining a constant preload, and as a result, the gear teeth and the bearings due to the shaft tilt or the preload amount change. It prevents contact and has the effect of improving durability. In addition, since it is installed at the input side of the shaft, drag fluctuation is possible due to the increase and decrease of the preload, and thus has an additional effect of controlling the required operating force when the clutch is off.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변속기의 예압보정장치를 나타내는 것으로, 도시된 바와 같이, 본 발명의 변속기의 예압보정장치는 예압계측을 위해 샤프트의 출력단측 베어링에 설치된 계측수단(100)과, 계측된 예압량을 증감하여 길이가 가변시키도록 샤프트의 입력단측 베어링에 설치된 액츄에이터 수단(200)과, 상기 계측수단(100)의 계측신호에 따라 상기 액츄에이터 수단(200)을 제어하는 제어수단(300)을 포함한다.Figure 2 shows a preload compensation device of the transmission according to an embodiment of the present invention, as shown, the preload compensation device of the transmission of the present invention is a measuring means (100) installed on the output end bearing of the shaft for the preload measurement And actuator means (200) installed in the bearing of the input end side of the shaft to increase and decrease the measured preload amount and control the actuator means (200) in accordance with the measurement signal of the measurement means (100). And means 300.

계측수단(100)은 예로서, 로드셀(loadcell)이 바람직하며, 부하시의 축밀림으로 발생하는 예압을 계측한다.The measuring means 100 is, for example, preferably a load cell, and measures the preload generated by the axial rolling during load.

액츄에이터 수단(200)은 샤프트의 출력단측 베어링을 가압하는 로드가 돌출되어 제공되며, 스텝모터의 기계적 회전을 이용하여 로드의 길이를 길게 하는 통상의 액츄에이터이거나, 전기적 신호에 의해 길이가 가변되는 로드를 구비하는 소자, 예컨대 압전소자인 것이 바람직하며, 로드가 길게되어 테이퍼 롤러 베어링의 외륜을 밀어서 예압을 가하거나 로드가 수축되어 예압을 해제하도록 조정한다.Actuator means 200 is provided with a rod for pressing the bearing on the output end side of the shaft is provided, the normal actuator to lengthen the length of the rod by using a mechanical rotation of the step motor, or the rod is variable in length by an electrical signal It is preferable that the element is provided, for example, a piezoelectric element, and the rod is elongated to push the outer ring of the tapered roller bearing to apply a preload, or the rod is contracted to release the preload.

한편, 제어수단(300)은 저온이 되어 알루미늄 재질의 케이스의 수축이 스틸재질의 샤프트보다 크게 되어 예압이 상승하거나, 하향변속, 즉 후진단 운전시, 샤프트가 엔진측으로 밀려서 계측수단(100)인 로드셀이 계측한 하중이 현저하게 상승하면, 축밀림에 의해 테이퍼 롤러 베어링의 외륜과 내륜이 밀접하게 되어 있음을 의미하므로, 이를 보정하기 위해 예압량을 감소하는 방향으로 액츄에이터 수단 (200)을 제어하는 반면, 이와 달리 고온이 되어 알루미늄 재질의 케이스의 팽창이 스틸재질의 샤프트보다 크게되어 예압이 감소하거나, 상향변속, 즉 전진단 운전시, 샤프트가 엔진반대측으로 밀려서 계측수단(100)인 로드셀이 계측한 하중이 현저하게 감소하면, 테이퍼 롤러 베어링의 외륜과 내륜이 떨어지거나 기울어져 있음을 의미하므로, 이를 보정하기 위해 예압량을 증가하는 방향으로 액츄에이터 수단(200)을 제어한다. 이와 같이 제어수단(200)은 부하운전중에는 일정예압이 유지되도록 액츄에이터 수단(200)을 제어하고 있다. On the other hand, the control means 300 is a low temperature, the contraction of the aluminum case is larger than the shaft of the steel material to increase the preload, or downshifting, that is, during the reverse operation, the shaft is pushed to the engine side to measure the measuring means 100 When the load measured by the load cell is significantly increased, it means that the outer ring and the inner ring of the tapered roller bearing are in close contact with each other due to the axial rolling, so that the actuator means 200 is controlled in the direction of decreasing the preload amount to correct this. On the other hand, when the temperature rises to a high temperature, the expansion of the aluminum case is larger than that of the steel shaft, and thus the preload is reduced, or during upshifting, that is, during the forward diagnosis operation, the shaft is pushed to the opposite side of the engine so that the load cell as the measuring means 100 is measured. If one load is significantly reduced, it means that the outer and inner rings of the tapered roller bearing are falling or tilted, so correct them. In order to increase the preload amount, the actuator means 200 is controlled. As such, the control means 200 controls the actuator means 200 to maintain a constant preload during the load operation.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 변속기의 예압보정장치는 온도에 따른 보상외에 부하시의 추력에 의한 축밀림의 예압량변동을 보상하여 일정예압을 유지함으로서 결과적으로 축 기울어짐이나 예압량변동에 의한 기어치와 베어링의 편접촉을 방지하여 내구성을 향상하는 효과를 가진다. 또한 샤프트의 입력측에 설치되어 예압증감에 따른 드래그 변동이 가능하므로 변속시 필요한 조작력을 제어할 수 있는 부가효과를 가진다.As described above, the preload compensator of the transmission according to the present invention compensates the preload amount variation of the shaft rolling due to the thrust under load in addition to the compensation according to the temperature, thereby maintaining a constant preload, thereby resulting in the shaft tilt or the preload amount variation. It prevents one-sided contact between the gear teeth and the bearing, thereby improving the durability. In addition, since it is installed at the input side of the shaft, drag fluctuation is possible due to the increase and decrease of the preload, and thus has an additional effect of controlling the required operating force during shifting.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 변속기의 예압보정장치는 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the preload compensation device of the transmission according to the present invention is just one embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the subject matter of the present invention is claimed in the following claims. Without departing from the scope of the present invention, any person having ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (6)

변속케이스와, 이 변속케이스에 내장되고 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 샤프트와, 상기 샤프트에 각각 결합된 기어와, 상기 변속케이스와 샤프트의 양끝단사이에 설치되어 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 포함하는 변속기의 예압보정장치에 있어서,A transmission case, a shaft embedded in the transmission case and being rotated by receiving engine power, a gear coupled to the shaft, and a bearing installed between the transmission case and both ends of the shaft to support rotation of the shaft. In the preload correction device of a transmission comprising: 예압계측을 위해 상기 샤프트의 출력단측 베어링에 설치된 계측수단과,Measuring means installed on the bearing of the output end of the shaft for preload measurement; 계측된 예압량을 증감하여 길이가 가변시키도록 상기 샤프트의 입력단측 베어링에 설치된 액츄에이터 수단과,Actuator means provided in the bearing at the input end of the shaft to increase or decrease the measured preload amount and to vary the length thereof; 상기 계측수단의 계측신호에 따라 상기 액츄에이터 수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 변속기의 예압보정장치.And a control means for controlling said actuator means in accordance with a measurement signal of said measuring means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어수단은 저온시 예압이 상승하면, 예압량을 감소하고, 하향변속시 드래그를 작게하여 변속조작력이 작아지도록 예압량이 작아지는 방향으로 상기 액츄에이터 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 변속기의 예압보정장치. The control means controls the actuator means in a direction in which the preload amount decreases so that the preload amount decreases when the preload increases at a low temperature, and the drag is reduced during the downshift, so that the shifting operation force is reduced. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어수단은 고온시 예압이 떨어지면, 예압량을 증가하고, 상향변속시 드래그를 크게하여 변속조작력이 작아지도록 예압량이 커지는 방향으로 상기 액츄 에이터 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 변속기의 예압보정장치.And the control means controls the actuator means in a direction in which the preload amount increases so as to increase the preload amount when the preload falls at a high temperature and increase the drag during the upshift to decrease the shift operation force. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어수단은 부하운전중에 일정예압이 유지되도록 상기 액츄에이터 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 변속기의 예압보정장치. And said control means controls said actuator means so that a constant preload is maintained during load operation. 제 1항 내지 제 4항에 있어서,The method according to claim 1, wherein 상기 액츄에이터 수단은 스텝모터의 기계적 회전을 이용하는 것을 특징으로 하는 변속기의 예압보정장치.And said actuator means utilizes mechanical rotation of the step motor. 제 1항내지 제 4항에 있어서,The method of claim 1, wherein 상기 액츄에이터 수단은 전기적 신호에 의해 길이가 가변되는 소자인 것을 특징으로 하는 변속기의 예압보정장치.The actuator means is a preload compensation device of a transmission, characterized in that the element is variable in length by an electrical signal.

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