KR20200031768A - 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 디퍼렌셜 기어의 거동을 제어하여 차량 발진 시 발생할 수 있는 차량의 전후방향의 진동을 방지하기 위한 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치에 관한 것이다.

Description

차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치 {Vibration control device of vehicle differential gear}

본 발명은 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 디퍼렌셜 기어의 거동을 제어하여 차량 발진 시 발생할 수 있는 차량의 전후방향의 진동을 방지하기 위한 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치에 관한 것이다.

자동차 가속페달의 팁인(Tip In) 시 가속페달이 운전자에 의해 밟힘에 의해 엔진 흡기라인의 스로틀밸브가 갑자기 열리면서 엔진의 구동토크가 급격히 증가하게 된다. 이때 발생된 구동토크의 급격한 변화는 디퍼렌셜 기어의 롤 진동을 유발하게 되며, 이는 차량의 전후방향의 진동을 발생시킨다.

이와 같은 차량의 전후방향의 진동은 승차감 및 운전성(Driveability)을 저하시켜 차량의 상품성 및 고급감 확보에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

아울러, 상기와 같은 엔진 구동토크의 급격한 변동은 주로 차량의 발진 시에 발생하게 된다.

등록특허 제10-1807055호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 엔진 구동토크의 급격한 변동에 따른 디퍼렌셜 기어의 롤 거동(회전 진동)을 제어하기 위한 제어력을, 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 사용하여, 디퍼렌셜 기어를 가진시키는 가진력(엔진 구동토크의 반력)의 역위상으로 발생시킴으로써, 차량의 전후방향의 거동을 제어할 있도록 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치를 제공하는데 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서; 디퍼렌셜 기어의 후방부를 크로스 멤버에 마운트하는 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트; 차량 발진에 따른 엔진 구동토크의 증가 시 상기 종가속도센서의 신호를 역위상으로 반전시켜 제어신호를 생성하고, 상기 제어신호에 의해 상기 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트는 상기 제어신호에 의해 구동될 때 상기 디퍼렌셜 기어의 후방부의 상하 변위를 일정 진폭으로 제어하는 제어력을 발생할 수 있다. 즉, 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트가 상기 제어신호에 의해 구동될 때 상기 엔진 구동토크의 반력에 따른 디퍼렌셜 기어의 후방부의 상하 변위가 일정 진폭으로 제어된다.

구체적으로, 상기 컨트롤러는 차량 발진 시 상기 종가속도센서에서 출력되는 신호의 진폭이 설정된 제2기준진폭보다 크면 상기 제어신호에 의해 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시킨다.

바람직하게, 상기 컨트롤러는 차량 발진 시 상기 종가속도센서에서 출력되는 첫번째 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭보다 크고, 상기 첫번째 신호 이후로 종가속도센서에서 출력되는 신호의 진폭이 상기 제1기준진폭보다 작은 값으로 설정된 제2기준진폭보다 크면 상기 제어신호에 의해 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시킨다.

그리고, 상기 컨트롤러는 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트의 구동 이후 종가속도센서에서 출력되는 신호의 진폭이 상기 제2기준진폭 이하이면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트의 구동을 정지시킨다.

또한, 상기 컨트롤러는 종가속도센서에서 출력되는 첫번째 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭 이하이면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키지 않으며, 상기 종가속도센서에서 출력되는 첫번째 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭보다 크더라도 종가속도센서에서 출력되는 두번째 신호의 진폭이 상기 제2기준진폭 이하이면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키지 않는다.

아울러, 상기 컨트롤러는 차량 발진을 위한 가속페달의 팁인(Tip In) 시에 상기 제어신호를 생성하며, 상기 제어신호는 종가속도센서의 신호와 크기는 같고 위상은 180°의 차이가 존재하는 신호가 사용된다. 상기 컨트롤러는 가속페달 신호의 최대값 및 변화율을 기초로 가속페달의 팁인 여부를 판단하며, 구체적으로 가속페달 신호의 최대값이 설정된 기준값 이상이고 가속페달 신호의 변화율이 설정된 기준변화율 이상이면 가속페달의 팁인 조건이 만족되는 것으로 판단한다.

한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치는 상기 종가속도센서의 신호 노이즈를 필터링하는 로우패스필터를 더 포함할 수 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 로우패스필터를 통과한 종가속도 신호를 이용하여 상기 제어신호를 생성할 수 있다. 이때 상기 제어신호는 로우패스필터를 통과한 종가속도 신호와 크기는 같고 위상은 180°의 차이가 존재하는 신호가 사용된다.

본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치에 의하면, 리어 크로스 멤버의 리어 멤버에 마운팅된 디퍼렌셜 기어의 후방부의 상하 변위를 감소시킴으로써, 상기 리어 크로스 멤버의 프론트 멤버에 마운팅된 디퍼렌셜 기어의 전방부와 상기 디퍼렌셜 기어의 후방부 간에 상하변위의 진폭비율을 동등하게 유지할 수 있으며, 그에 따라 상기 디퍼렌셜 기어의 롤 진동(회전 진동) 중심의 이동을 최소화하여 차량의 전후방향의 거동을 감소시킬 수 있게 되며, 또한 승차감 및 운전성(Driveability)을 향상시켜 차량의 상품성 및 고급감을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 가속페달의 팁인 시 가속페달센서의 신호 및 차량 종가속도 신호를 나타낸 도면
도 2는 후륜 구동 차량의 구동계 시스템을 나타낸 도면
도 3은 리어 크로스 멤버에 설치된 리어 디퍼렌셜 기어에 작용하는 엔진 구동토크의 반력을 나타낸 도면
도 4는 가속페달의 팁인 시 리어 디퍼렌셜 기어의 진동 특성을 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치를 나타낸 구성도
도 6은 본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치의 효과를 나타낸 도면
도 7은 본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치를 이용한 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트의 구동 제어 방식을 나타낸 순서도

일반적으로 차량의 발진 시에는 가속페달이 팁인(Tip In)됨에 의해 엔진의 구동토크가 급격히 증가하게 되며, 차량의 종가속도 값은 0에서부터 급격하게 증가한다. 이때 상기 종가속도 값을 검출하는 종가속도센서의 신호는 0 이후로 출력되는 첫번째 신호가 가장 큰 진폭을 가지며 이후의 신호 즉, 두번째 신호부터는 상기 첫번째 신호보다 작은 진폭을 가지게 되고 진폭이 점차 감소하게 된다(도 1 참조).

한편, 후륜 구동 차량의 구동계 시스템은 도 2 에 나타낸 바와 같은 폐루프 구조로 구성되며, 따라서 가속페달의 팁인 시에 발생되는 엔진 구동토크의 반력에 의해 리어 디퍼렌셜 기어를 포함한 차량 구동계가 가진되고 상기 리어 디퍼렌셜 기어의 롤 진동(회전 진동)이 전후방향의 진동(이동)과 함께 발생하게 된다. 상기 리어 디퍼렌셜 기어는 드라이브샤프트에 연결된 차륜 및 차체(서브프레임 등)와 더불어 폐루프 구조의 구동계 시스템을 구성하기 때문에 리어 디퍼렌셜 기어와 차체의 거동이 서로 영향을 미치게 되며, 상기 리어 디퍼렌셜 기어의 롤 진동 시에 차량의 전후방향의 진동이 발생하게 된다.

좀더 설명하면, 상기 리어 디퍼렌셜 기어(20)는 좌우 후륜측으로 동일 회전수 또는 서로 다른 회전수의 구동력을 분배할 수 있도록 구성된 차동 기어 장치로서, 디퍼렌셜 기어 마운트(21,22)를 매개로 리어 크로스 멤버(10)에 설치된다(도 3 참조). 상기 리어 크로스 멤버(10)는 차량의 좌우 후륜 사이에 차폭방향으로 배치되고 차체와 서스펜션 사이에 구성되어 차량의 전후 및 좌우 방향의 비틀림을 지지하는 것으로서, 전방의 프론트 멤버(11)와 후방의 리어 멤버(12) 및 그 사이의 한 쌍의 사이드 멤버(13)로 구성된다. 그리고, 상기 프론트 멤버(11)의 좌우 양측 및 리어 멤버(12)의 좌우 양측에는 각각 디퍼렌셜 기어 마운트(21,22)가 장착된다. 상기 디퍼렌셜 기어 마운트(21,22)는 프론트 멤버(11)에 배치되는 디퍼렌셜 기어 프론트 마운트(21)와 리어 멤버(12)에 배치되는 디퍼렌셜 기어 리어 마운트(22)로 구분할 수 있다. 엔진 구동토크의 반력에 의해 리어 디퍼렌셜 기어(20)가 가진될 때 상기 디퍼렌셜 기어 프론트 마운트(21)에는 상방으로 반력이 작용하게 되고 상기 디퍼렌셜 기어 리어 마운트(22)에는 하방으로 반력이 작용하게 된다(도 3 의 화살표 참조). 이때 리어 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동과 함께 전후방향의 진동이 발생하고, 그에 따라 리어 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동(회전 진동)의 중심이 전후방향으로 이동하게 된다(도 4 참조). 그 이유는, 상기 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동 시, 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부(리어 크로스 멤버의 리어 멤버측에 마운팅되는 부위)의 상하 변위의 진폭이, 디퍼렌셜 기어(20)의 전방부(리어 크로스 멤버의 프론트 멤버측에 마운팅되는 부위)의 상하 변위의 진폭과 (일정치 이상의) 차이가 발생하게 되면, 상기 롤 진동의 중심이 차량의 전후방향으로 이동하게 되기 때문이다. 상기 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동의 중심이 전후방향으로 이동하게 되면 그에 따라 차량의 전후방향의 진동이 발생하게 되고, 아울러 상기 디퍼렌셜 기어(20)가 롤 진동 및 전후 진동의 연성 모드로 진동하게 됨에 따라 폐루프 구조의 구동계 시스템을 통해 엔진 구동토크의 변동이 악화되고 차량 거동도 악화된다.

이에 본 발명에서는 엔진 구동토크가 급격히 증가하게 되는 가속페달의 팁인(Tip In) 시에 디퍼렌셜 기어의 롤 거동을 제어하여 차량의 전후방향의 진동을 방지할 수 있도록 한다.

구체적으로, 본 발명에서는 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 사용하여, 엔진 구동토크의 급격한 변동에 따른 디퍼렌셜 기어의 롤 거동(회전 진동)을 제어하기 위한 제어력을, 디퍼렌셜 기어를 가진시키는 가진력(엔진 구동토크의 반력)의 역위상으로 발생시킴으로써 디퍼렌셜 기어 및 차량의 전후방향의 거동을 제어할 있도록 한다.

이를 위해 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같은 리어 크로스 멤버(10)에 장착되는 4개의 디퍼렌셜 기어 마운트(21,22) 중 상기 리어 크로스 멤버(10)의 리어 멤버(12)에 장착되는 2개의 마운트(즉, 디퍼렌셜 기어 리어 마운트)를 전자식 액티브 마운트로 구성하고 상기 전자식 액티브 마운트의 작동을 제어함으로써, 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부 및 리어 멤버(12)의 상하 변위를 제어하여 디퍼렌셜 기어(20)의 전방부와 후방부(또는 리어 크로스 멤버의 프론트 멤버와 리어 멤버)의 상하 변위의 진폭비율을 동일하게(일정하게) 유지할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치를 나타낸 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치의 효과를 나타낸 도면이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치는 가속페달센서(1), 종가속도센서(2), 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4), 컨트롤러(3) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 가속페달센서(1)는 가속페달의 밟힘량에 따른 위치를 검출하여 컨트롤러(3)에 전송할 수 있도록 구성되며, 검출한 가속페달 신호(가속페달위치 신호)는 차량의 유선통신을 통해 컨트롤러(3)에 전송될 수 있다.

상기 종가속도센서(2)는 차량의 종가속도를 검출하여 컨트롤러(3)에 전송할 수 있도록 구성되며, 검출한 종가속도 신호는 차량의 유선통신을 통해 컨트롤러(3)에 전송될 수 있다.

상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)는 디퍼렌셜 기어(20)를 크로스 멤버(10)에 장착하기 위해 상기 디퍼렌셜 기어(20)와 크로스 멤버(10) 사이에 설치되는 것으로, 제어신호를 이용한 전자식 제어에 의해 구동 가능한 디퍼렌셜 기어 마운트가 사용된다. 이러한 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)는 크로스 멤버(10)의 프론트 멤버(11)와 리어 멤버(12) 중 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부가 결합되는 리어 멤버(12)에 설치된다(도 3 참조). 상기 프론트 멤버(11)에는 별도의 전자 제어가 불필요한 일반적인 디퍼렌셜 기어 마운트(예를 들어, 러버 마운트 또는 하이드로 마운트 등)가 설치될 수 있다.

상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)는 컨트롤러(3)에서 발생하는 제어신호(마운트 제어신호)에 의해 구동될 수 있는 전자식 액티브 마운트로서, 상기 제어신호에 따라 구동됨에 의해 디퍼렌셜 기어(20)를 가진시키는 가진력(엔진 구동토크의 반력)을 상쇄시켜서 상기 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부의 상하 변위를 일정 진폭으로 감소시켜 제어할 수 있는 제어력을 발생하게 된다. 상기 가진력은 차량의 상하방향으로 작용하여 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동을 일으키며, 상기 제어력은 상기 가진력의 역위상으로 발생하여 상기 가진력을 감소시킬 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)는 크로스 멤버(10)의 리어 멤버(12)에 마운팅되는 디퍼렌셜 기어 리어 마운트이고, 상기 크로스 멤버(10)는 후륜 구동 차량의 좌우 후륜 사이에 배치되는 리어 크로스 멤버이며, 상기 디퍼렌셜 기어(20)는 상기 디퍼렌셜 기어 리어 마운트를 매개로 상기 리어 크로스 멤버에 장착되는 리어 디퍼렌셜 기어이다.

상기 컨트롤러(3)는 차량내 구비되어 있는 제어기 중 하나일 수 있으며, 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 제어를 위한 제어신호를 생성할 수 있도록 구성된다. 상기 컨트롤러(3)는, 차량 발진에 따른 엔진 구동토크의 증가 시, 구체적으로 차량 발진을 위한 가속페달의 팁인(Tip In) 시와 같이 엔진 구동토크가 급격하게 과다 증가하는 경우, 상기 제어신호를 생성하고 상기 생성한 제어신호에 의해 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)를 구동시킴으로써, 상기 엔진 구동토크의 반력에 따른 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부의 상하 변위를 일정 진폭으로 제어할 수 있게 된다(도 6 참조).

상기 컨트롤러(3)는 실시간으로 검출되는 가속페달센서(1)의 신호를 기초로 엔진 구동토크의 변동/증가 및 가속페달의 팁인 여부를 판단할 수 있으며, 특히 가속페달 신호의 최대값 및 변화율을 기초로 가속페달의 팁인 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 상기 컨트롤러(3)는 가속페달 신호의 최대값이 설정된 기준값 이상이고 가속페달 신호의 변화율이 설정된 기준변화율 이상이면 가속페달의 팁인 조건이 만족되는 것으로 판단하게 된다. 상기 기준값 및 기준변화율은 차량 발진 시 가속페달의 팁인이 발생한 것으로 판단할 수 있는 값으로 설정될 수 있다.

상기 컨트롤러(3)는 종가속도센서(2)의 신호를 기초로 제어신호를 생성하며, 특히 상기 종가속도센서(2)의 신호(종가속도 신호)를 역위상으로 반전시켜 제어신호를 생성한다. 이때 종가속도 신호에 포함되어 있는 노이즈 성분(고주파 성분)을 제거하기 위해, 상기 제어신호를 생성하기 전에, 먼저 일정 주파수 대역에서 종가속도 신호를 필터링하는 로우패스필터(5)가 사용될 수 있다(도 5 참조). 따라서, 상기 컨트롤러(3)는 로우패스필터(5)를 통과한 종가속도 신호를 레퍼런스 신호라고 하고 상기 레퍼런스 신호의 위상을 180° 반전시켜 상기 제어신호를 생성할 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤러(3)는 차량 발진 시 상기 종가속도센서(2)에서 출력되는 신호의 진폭이 설정된 제2기준진폭보다 크면 상기 제어신호에 의해 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시켜 엔진 구동토크의 반력에 따른 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부의 상하 변위를 제어함으로써 상기 상하 변위의 진폭 변동을 감소시켜 상기 디퍼렌셜 기어(20)의 상하 변위가 일정 진폭으로 제어되도록 한다. 이를 위해 컨트롤러(3)는 가속페달의 팁인 시 종가속도센서(2)에서 출력되는 신호(또는 로우패스필터를 통과한 첫번째 종가속도 신호)를 상기 제2기준진폭과 비교하고 상기 신호가 제2기준진폭보다 크면 상기 제어신호에 의해 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)를 구동시킬 수 있다. 여기서 상기 제2기준진폭은 승객이 느끼지 못하는 진동의 진폭기준값으로서 설정된다. 즉, 종가속도 신호의 진폭이 상기 제2기준진폭 이하이면 승객이 상기 종가속도 신호에 의한 진동을 느끼지 못하는 것으로 판단할 수 있다.

다만, 가속페달의 팁인 시 종가속도센서(2)에서 출력되는 신호는 첫번째 신호가 제일 큰 진폭을 가지며, 이때 종가속도센서(2)에서 출력되는 첫번째 신호의 경우 상기 제2기준진폭보다 일정치 이상 큰 값으로 설정된 제1기준진폭을 초과하게 된다. 따라서, 상기 컨트롤러(3)는 차량 발진 시 상기 종가속도센서(2)에서 출력되는 사인파형의 첫번째 신호(구체적으로, 로우패스필터를 통과한 첫번째 종가속도 신호)의 진폭이 설정된 제1기준진폭(예를 들어, 0.1g) 이하이면, 승객에게 체감되는 진폭의 진동이 발생하지 않는 것으로 판단하고, 더이상 종가속도센서(2)의 신호를 모니터링하지 않고 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)도 구동시키지 않는다. 이때 상기 제1기준진폭은 승객이 체감할 수 있는 진동의 진폭기준값으로서 설정된다.

또한, 상기 컨트롤러(3)는 상기 첫번째 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭보다 크더라도, 상기 종가속도센서에서 출력되는 두번째 신호의 진폭이 제2기준진폭 이하이면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)를 구동시키지 않는다.

따라서, 상기 컨트롤러(3)는, 종가속도센서(2)에서 출력되는 사인파형의 첫번째 신호(혹은 로우패스필터를 통과한 첫번째 종가속도 신호)의 진폭이 설정된 제1기준진폭(예를 들어, 0.1g)보다 크고, 상기 첫번째 신호 이후로 종가속도센서(2)에서 출력되는 신호(즉, 두번째 신호, 세번째 신호, ...)의 진폭이 상기 제1기준진폭보다 (약 40% 정도) 작은 값으로 설정된 제2기준진폭(예를 들어, 0.06g)보다 크면, 상기 제어신호에 의해 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)를 구동시키는 것이 바람직하다.

상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)가 상기 제어신호에 의해 구동되면 엔진 구동토크의 반력에 따른 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부의 상하 변위가 제어되면서 점차 일정 진폭을 유지할 수 있게 된다. 이때 상기 제어신호는 종가속도 신호(구체적으로, 로우패스필터를 통과한 종가속도 신호)와 크기는 같고 위상은 180°의 차이가 존재하는 신호이다.

따라서, 상기 컨트롤러(3)는 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 구동에 의해 종가속도 신호의 진폭이 제어되어 (상기 제1기준진폭보다 작은 값으로 설정된) 제2기준진폭 이하가 되면 디퍼렌셜 기어(20)의 상하 변위의 진폭이 일정하게 유지되는 것으로 판단하고 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 구동을 정지시킨다. 구체적으로, 컨트롤러(3)는 상기 두번째 신호 이후로 종가속도센서(2)에서 출력되는 신호(즉, 세번째 신호, 네번째 신호, ...)의 진폭이, 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 구동에 의해 감소되어, 상기 제2기준진폭 이하가 되면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 구동을 정지시킨다. 다시 말해, 상기 컨트롤러(3)는 상기 두번째 신호 이후로 종가속도센서(2)에서 출력되는 신호의 진폭 값이 제2기준진폭 이하가 될 때까지 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)를 작동시킨다.

이와 같이 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)를 이용하여 디퍼렌셜 기어(20)를 가진시키는 가진력의 역위상으로 제어력을 발생시키면, 상하 변위를 일정 진폭으로 제어하는 것이 필요한 디퍼렌셜 기어(20)의 후방부의 상하 변위의 진폭을 디퍼렌셜 기어(20)의 전방부와 동일한 수준의 진폭으로 일정하게 유지할 수 있으며, 그에 따라 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동(회전 진동)의 중심이 차량 전후방향으로 거동하는 것을 최소화할 수 있으며, 결국 상기 디퍼렌셜 기어(20)의 전후 거동에 따른 차량의 전후방향의 거동을 방지할 수 있게 된다(도 6 참조).

참고로, 도 5에서 도면부호 6은 신호증폭기이다. 상기 신호증폭기(6)는 컨트롤러(3)에서 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)로 전송되는 제어신호를 증폭시켜 출력할 수 있도록 구성된다.

한편, 도 3에서 도면부호 P는 디퍼렌셜 기어에 토크를 전달하는 프로펠러샤프트이고, 도면부호 D는 디퍼렌셜 기어로부터 토크를 전달받는 드라이브샤프트이다.

여기서, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치를 이용한 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 구동 제어 과정을 일례로 설명하면 다음과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 가속페달 신호를 이용하여 가속페달의 팁인 여부를 판단한다(S10). 상기 가속페달의 팁인 여부는 가속페달 신호의 최대값 및 변화율을 기초로 판단할 수 있다.

상기 가속페달의 팁인 조건이 만족된다고 판단되면, 종가속도센서(2)의 신호에서 고주파 성분의 노이즈 신호를 제거한다(S12).

다음, 노이즈가 제거된 첫번째 종가속도 신호의 진폭 값과 제1기준진폭을 비교하고(S14), 상기 첫번째 종가속도 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭보다 크면 두번째 종가속도 신호의 진폭 값을 제2기준진폭과 비교한다(S16).

상기 두번째 종가속도 신호의 진폭 값이 제2기준진폭보다 크면 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시킨다(S18). 다시 말해, 상기 첫번째 종가속도 신호의 진폭 값이 제1기준진폭보다 크고 상기 두번째 종가속도 신호의 진폭 값이 제2기준진폭보다 크면, 가속페달의 팁인 시에 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동과 함께 전후 진동이 일어날 수 있다고 판단하고, 상기 디퍼렌셜 기어(20)의 전후 진동으로 인한 차량의 전후방향 진동을 방지하기 위해 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)를 작동시켜 상기 디퍼렌셜 기어(20)의 롤 진동을 제어한다. 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 작동에 의해 디퍼렌셜 기어(20)의 후단부의 진동 성분과 크기는 같고 위상이 반대인 제어력이 발생되고, 결과적으로 디퍼렌셜 기어(20)의 후단부의 진동을 절연하게 된다.

상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)는 두번째 종가속도 신호 이후의 신호 진폭이 상기 제2기준진폭 이하가 될 때까지 작동된다. 두번째 종가속도 신호 이후의 종가속도 신호 진폭이 상기 제2기준진폭 이하가 되면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트(4)의 구동은 정지된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 가속페달센서
2 : 종가속도센서
3 : 컨트롤러
4 : 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트
5 : 로우패스필터
10 : (리어) 크로스 멤버
11 : 프론트 멤버
12 : 리어 멤버
13 : 사이드 멤버
20 :(리어) 디퍼렌셜 기어
21 : 디퍼렌셜 기어 프론트 마운트
22 : 디퍼렌셜 기어 리어 마운트

Claims (14)

1. 차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서;
   디퍼렌셜 기어의 후방부를 크로스 멤버에 마운트하는 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트;
   차량 발진에 따른 엔진 구동토크의 증가 시 상기 종가속도센서의 신호를 역위상으로 반전시켜 제어신호를 생성하고, 상기 제어신호에 의해 상기 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키는 컨트롤러;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트는 상기 제어신호에 의해 구동될 때 상기 디퍼렌셜 기어의 후방부의 상하 변위를 일정 진폭으로 제어하는 제어력을 발생하는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 차량 발진 시 상기 종가속도센서에서 출력되는 신호의 진폭이 설정된 제2기준진폭보다 크면 상기 제어신호에 의해 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 차량 발진 시 상기 종가속도센서에서 출력되는 첫번째 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭보다 크고, 상기 첫번째 신호 이후로 종가속도센서에서 출력되는 신호의 진폭이 상기 제1기준진폭보다 작은 값으로 설정된 제2기준진폭보다 크면 상기 제어신호에 의해 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
   상기 컨트롤러는 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트의 구동 이후 종가속도센서에서 출력되는 신호의 진폭이 상기 제2기준진폭 이하이면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 컨트롤러는 종가속도센서에서 출력되는 첫번째 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭 이하이면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 컨트롤러는 종가속도센서에서 출력되는 첫번째 신호의 진폭이 설정된 제1기준진폭보다 크더라도, 종가속도센서에서 출력되는 두번째 신호의 진폭이 상기 제2기준진폭 이하이면 상기 전자식 디퍼렌셜 기어 마운트를 구동시키지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 차량 발진을 위한 가속페달의 팁인(Tip In) 시에 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어신호는 종가속도센서의 신호와 크기는 같고 위상은 180°의 차이가 존재하는 신호인 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 컨트롤러는 가속페달 신호의 최대값 및 변화율을 기초로 가속페달의 팁인 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 컨트롤러는 가속페달 신호의 최대값이 설정된 기준값 이상이고 가속페달 신호의 변화율이 설정된 기준변화율 이상이면 가속페달의 팁인 조건이 만족되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 종가속도센서의 신호 노이즈를 필터링하는 로우패스필터를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 로우패스필터를 통과한 종가속도 신호를 이용하여 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어신호는 로우패스필터를 통과한 종가속도 신호와 크기는 같고 위상은 180°의 차이가 존재하는 신호인 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
    
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 크로스 멤버는 후륜 구동 차량의 좌우 후륜 사이에 배치되는 리어 크로스 멤버이고, 상기 디퍼렌셜 기어는 리어 크로스 멤버에 장착되는 리어 디퍼렌셜 기어인 것을 특징으로 하는 차량용 디퍼렌셜 기어의 진동 제어 장치.
    

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