KR101131341B1 - 자동 변속기 변속 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 변속 차량의 자동 변속기 변속 제어 장치에 관한 것으로 하나의 모터에 의한 랙 기어 암의 동작으로 기어 레버의 위치를 조작하여 자동 주차, 자율 주행 및 무인 주행 시스템에 적용 가능하도록 한 것이다. 본 발명은 모터와 연결되어 종방향 움직임으로 기어 레버 위치를 조작하는 랙 기어 암과 모터, 및 컨트롤 유닛으로 구성된다. 컨트롤 유닛은 기어 레버 위치에 대한 피드백 정보와 R,N,D 위치 지정 명령, 중립 상태를 결정하기 위한 현재 바퀴 속도와 비상 안전 장치를 위한 엔진 속도가 입력으로 설정되며 모터의 회전 수와 회전 방향을 출력으로 모터에 연결된 랙 기어 암의 움직임으로 기어 레버 위치를 조작한다.

변속기, 자동 제어, 자동 기어 변속, 암, 모터

Description

자동 변속기 변속 제어 장치 {Automatic Transmission Shift Control Unit}

본 발명은 자동 변속 차량의 자동 변속기 변속 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동 변속 차량의 주행 상태에 따른 변속 기어 레버를 모터에 연결된 랙 기어 암의 동작으로 자동 위치 조작을 가능케 하는 것이다. 스텝 게이트 차량의 경우 랙 기어 암을 이용한 변속시 변속 기어 레버에 작용하는 부하를 최소화할 수 있도록 랙 기어 암의 구조와 기어 레버와 랙 기어 암이 이루는 최적 각도를 계산하여 변속 기어 레버의 장기간 수명을 확보한다. 본 발명은 스텝 게이트 차량의 최적 작동 구조를 기본으로 고안되었으며 일자 게이트 브라켓 차량에도 물론 적용할 수 있다.

운전자의 편의를 도모하기 위한 자율 주행 및 자동 주차 시스템의 구성시, 주행 상황에 따라 자동으로 기어를 적절한 상태로 변속시키는 장치가 필요하다. 한편 자율 주행 상태가 아닌 일반 운전자 주행상황에서 수동으로 변속 기어 레버를 조작 시 기어 박스 내부에 장치가 위치할 경우 시스템이 복잡해지고 설치가 어렵게 된다. 이에 본 발명은 자율 주행 및 자동 주차, 무인 주행 상황을 위해 특별한 가공 없이 쉽게 장착이 가능하며 기존의 변속 기어 레버의 위치를 외부에서 조작함으로써 단순한 구조로 미관상 본래 기어 변속 장치와 통일감을 해치지 않도록 설계하는데 중점을 두었고 운전자 탑승시 수동으로 조작이 가능하도록 설계하였다.

본 발명은 변속 장치 외부의 컵 홀더 부분에 구동부인 모터와 랙 기어 암 그리고 컨트롤 유닛을 모듈로 만들어 특별한 가공 없이 쉽게 장착할 수 있도록 설계하였으며 변속시 변속 기어 레버에 작용하는 부하를 최소화할 수 있도록 기어 변속시 필요한 힘을 측정하여 정역학적 해석을 통해 랙 기어 암의 구조와 각도를 최적화하여 변속 기어 레버의 장기간 수명을 확보하였다. 본 발명은 기본적으로 하나의 모터로 작동하며 스텝 게이트 차량에 대해 설계되었으나 일자 게이트 차량에도 적용가능하다. 운전자 탑승시의 일반 주행상황에 대해 운전자가 변속 기어 레버를 수동으로 조작할 수 있도록 암 헤드와 랙 기어 암을 분리함으로써 변속 모듈의 스위치가 꺼진 상태에서도 무리 없이 변속이 가능할 수 있도록 하였다.

본 발명은 설치와 작동에 있어서 간편하고 단순하지만 기존 자동차의 변속 장치의 외부에 위치하고 최적의 움직임을 통해 최소 부하로 작동함으로써 변속기의 원형을 그대로 유지할 수 있다. 본 발명은 모터와 랙 기어 암, 컨트롤 유닛으로 이루어진 하나의 모듈로서 스텝 게이트 차량의 적용에 대해 분석한 것이므로 다양한 형상의 변속 게이트 차량에도 적용가능하다. 운전자가 탑승하는 일반 주행상황에서도 본 기어 변속 제어 모듈의 전원이 꺼지면 수동으로 변속이 가능하여 정상적인 주행이 가능하도록 한다. 본 발명은 무인 차량 구성에 사용될 수 있으며 또한 자동 주차 시스템에도 유용하다.

첨부된 예시 도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도면 1 은 본 발명에 따른 자동 변속기 변속 제어 장치의 개념도로서, 자동 변속 차량의 변속 기어 레버(6)의 R/N/D 위치 조작 신호(3)와 현재 기어 레버(6) 위치를 감지하는 레버 위치 감지 센서(1), 비상시 안전을 위한 엔진 회전 속도 신호(5), 중립 상태 판단을 위한 바퀴 회전 속도 신호(4)가 입력되어 모터(9)의 회전 속도 및 방향으로 기어 레버(6)의 위치를 조작하는 컨트롤 유닛(2)이 구성된다.

바퀴 회전 속도 신호(4)와 엔진 회전 속도 신호(5)는 엔진과 바퀴의 회전 상황과 R/N/D 기어 레버의 위치 조작 신호(3) 상황이 맞지 않는 비상 상황이 발생할 때 기어 레버(6)를 중립에 위치시키기 위한 것이며 바퀴 회전 속도 신호(4)와 지연 시간의 설정으로써 차량의 정차 및 주차 상태가 감지되면 기어 레버(6)를 중립으로 위치시킨다. 정차 및 주차 상태는 일반적인 운전 상황에서의 시간 정보를 바탕으로 설정하는 것이 바람직할 것이다.

본 자동 변속기 변속 제어 모듈의 탈착이 용이하도록 게이트 브라켓 후측 컵 홀더(8)에 모듈이 위치할 수 있는 모터 케이스를 설치하고 암 헤드(7)와 랙 기어 암(11)은 수동 전환시 모터(9) 전원이 꺼진 상태에서 분리되어 조작될 수 있도록 수동 변경 스위치(10)를 설치한다. 따라서 수동 전환시 모터(9)에 연결된 랙 기어 암(11)은 고정되고 암 헤드(7) 부분은 랙 기어 암(11)과 분리되어 종방향 운동이 가능한 것이다. 이와 같은 암 분리 방법으로 감속기어가 들어가 수동 조작이 불가능한 모터도 본 발명에 사용될 수 있다.

본 자동 기어 변속 모듈은 기어 레버(6)에 직접적인 랙 기어 암(11)의 부하작용을 통해 위치조작을 하는 것으로 기어 레버(6)의 장기간 수명을 확보하기 위해 최소의 부하가 작용하도록, 암 헤드와 수평선이 이루는 각도(12), 랙 기어 암과 수평선이 이루는 각도(13)를 계산할 필요가 있다. 일반적인 스텝 게이트 기어 변속 차량은 D->N 의 종방향 직선 구간과 N->R 의 수평 이동 후 짧은 종방향 직선 구간의 모양을 가지는데 이 두 가지 변속 모드(D->N, N->R)의 변속 저항력을 측정하여 암 헤드와 수평선이 이루는 각도(12), 랙 기어 암과 수평선이 이루는 각도(13)를 변수로 정역학적 해석을 수행하였다. 직선 운동으로 두 가지 변속 모드를 조작할 수 있도록 암 헤드(7)는 스텝 게이트 브라켓을 대각선으로 가로지르며 왕복운동을 하고 이때 암 헤드(7)는 항상 랙 기어 암(11)과 평행한 상태를 유지한다. 이 스텝 게이트 브라켓을 가로지르는 대각선 운동을 수행하기 위해 랙 기어 암과 수평선이 이루는 각도(13)를 스텝 게이트 브라켓의 구조를 고려하여 60도와 67도 사이값으로 범위를 두고 변속 저항력과 암 헤드(7)가 기어 레버(6)에 작용하는 힘의 평형 상태에서 암 헤드와 수평선이 이루는 각도(12)를 변수로 기어 레버(6)에 작용하는 힘이 최소가 되도록 각도를 결정하였다. 현대 그랜져 TG를 대상으로 두 가지 각도에 대해 정역학적 해석을 수행한 결과, 랙 기어 암과 수평선이 이루는 각도(13)를 67도로 설정했을 때 암 헤드와 수평선이 이루는 각도(12)는 24도가 최적의 각도로 계산되었다. 스텝 게이트 기어 변속기는 자동차 회사마다 구조가 크게 다르지 않고 일자형 기어 변속기에도 무리 없이 적용가능하기 때문에 본 계산 각도는 타사 자동차를 대상으로 적용하는데 문제가 없을 것이다.

본 모듈을 실제 차량에 장착하기 위해 모터(9) 기어와 랙 기어 암(11)이 항상 맞물린 상태에서 작동할 수 있도록 랙 기어 암(11)의 높이를 고정해줄 수 있는 모듈 케이스가 필요하다. 모듈 케이스와 랙 기어 암(11)사이에 슬라이딩 베어링 등의 장치를 부착함으로써 랙 기어 암(11)의 높이가 고정됨과 동시에 랙 기어 암(11)의 부드러운 움직임을 확보할 수 있다. 또한 암 헤드(7)의 움직임에 의한 변속 기어 레버(6)의 위치 조정이 원활히 이루어질 수 있도록 변속 기어 레버(6)와 암 헤드(7) 사이에 링을 설치하는 방법도 바람직하다.

도 1 은 본 발명에 따른 자동 변속기 변속 제어 장치의 개념도,

도 2 는 수평선과 랙 기어 암 및 암 헤드가 이루는 각도.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

도면 1

1 - 레버 위치 감지 센서, 2 - 컨트롤 유닛,

3 - 위치 조작 신호, 4 - 바퀴 회전 속도 신호,

5 - 엔진 회전 속도 신호, 6 - 기어 레버,

7 - 암 헤드, 8 - 컵 홀더,

9 - 모터, 10 - 수동 변경 스위치

11 - 랙 기어 암

도면 2

12 - 암 헤드와 수평선이 이루는 각도

13 - 랙 기어 암과 수평선이 이루는 각도

Claims (1)

1. 암 헤드(7)의 탈착이 가능한 자동 변속기 변속 제어 장치에 있어서,

   변속 제어 장치 외부의 컵 홀더(8)에 수납되는 모터(9);

   상기 모터(9)와 연결되어 이동에 의해 기어 레버(6) 위치를 조작하는 랙 기어 암(11); 및

   상기 기어 레버(6)의 위치 조작 신호(3)와, 바퀴 회전 속도 신호(4)와, 엔진 회전 속도 신호(5)가 입력되어 현재 기어 레버(6) 위치와 비교하여, 기어 레버(6)의 위치를 조작하는 컨트롤 유닛(2)을 포함함으로써,

   장착시 편의를 도모하고 차량의 주행 상태에 따른 주행/후진/중립 명령을 입력으로 모터(9)의 회전수와 회전 방향을 통한 랙 기어 암(11)의 움직임으로 각 상태에 해당하는 위치로 기어 레버(6)를 조작하여 자율 주행 및 무인 주행, 자동 주차 시스템에 적용가능하며 차량의 기어 레버(6)의 위치 조작시 기어 레버(6)에 작용하는 부하를 최소화할 수 있도록, 랙 기어 암과 수평선이 이루는 각도(13)를 60도 내지 67도로 적용하고 운전자가 탑승하는 일반적인 주행상황에서 수동으로 기어 레버(6)의 위치 조작을 할 수 있도록 상기 랙 기어 암(11)과 암 헤드(7)의 탈착이 가능한 자동 변속기 변속 제어 장치.

Images