KR101144555B1 - 디텐트레버 프로파일 최적설계방법 - Google Patents

디텐트레버 프로파일 최적설계방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 디텐트 레버 프로파일 최적화설계방법은 디텐트 레버의 프로파일에서 롤러의 초기 위치를 정해 원하는 목표 토크값을 설계자가 설정한 다음, 프로파일에 대해 주어진 롤러와 스프링의 위치로 설정된 목표 토크를 위한 디텐트 레버의 프로파일 관계식을 만들어줌으로써, 최대 토크를 이용할 때 발생되는 수 차례의 시행착오를 거치지 않고 목표 토크에 일치하는 프로파일을 단번에 쉽게 구할 수 있는 편리한 특징을 갖는다.

Description

디텐트레버 프로파일 최적설계방법{Detent Lever Profile Optimizing Design Method}
본 발명은 디텐트레버에 관한 것으로, 특히 디텐트레버 프로파일의 최적화를 쉽게 얻을 수 있는 디텐트레버 프로파일 최적설계방법에 관한 것이다.
일반적으로 수동 변속기의 변속 조작기구는 변속조작감의 저하가 없어야 한다.
수동변속기의 변속조작기구는 변속 레버의 조작력을 전달받는 컨트롤 시프트에 결합되면서, 각 변속 단을 조작하는 시프트 레일을 이동시키는 컨트롤 핑거를 구비한 디텐트 유닛으로 이루어진다.
변속이 이루어지면, 컨트롤 핑거에 인해 회전하는 디텐트의 프로파일에 대한 스프링 지지된 포핏 볼의 위치 변화로 변속조작감을 구현하며, 이러한 변속조작감은 감성품질과 연결되어 차량의 고급감을 좌우하게 된다.
상기와 같은 변속조작감을 지배하는 주요 인자는 디텐트의 프로파일을 타고 지나는 포핏 볼이 스프링을 통해 프로파일에 가하는 압축력에 따른 디텐트의 회전토크 변화로서, 이러한 토크 변화의 정확한 산출을 위해 프로파일을 타고 지나는 롤러의 구름 운동식을 이용하거나 또는 프로파일 점들에 대한 토크 식으로 프로파일을 작성 후 출도 이전 최종 검증을 위해 3D 모델을 이용한 해석을 적용하기도 한다.
하지만, 상기와 같은 방법은 높은 변속조작감을 얻기 위해 작성되는 프로파일들이 많고 이를 모두 분석해 결과를 산출함으로써, 그 작업이 번거롭고 상당한 작업시간이 소요됨은 물론 원하는 결과를 얻기가 매우 어려운 측면이 있을 수밖에 없다.
일례로, 디텐트 레버의 프로파일 설계는 먼저 프로파일을 작성한 다음, 좌표값을 찾아 토크를 구하여 그 값이 목표 토크와 일치하는지 확인을 하고, 만약 목표토크와 일치하지 않으면 프로파일을 다시 재 작성하여 반복 수행한다.
이때, 목표토크는 최대 토크만을 의미한다.
상기 방식에서 프로파일의 작성은 특정하게 정해진 값이 없으므로 최대한 목표값에 가까워지는 방향으로 기울기와 호의 반경등을 정해 목표 토크와 일치하는 값을 산출하고 목표 토크와 일치하는 값을 얻을 때까지 수정해 반복 수행함으로써, 결국 산출된 디텐트 레버의 프로파일은 수많은 시행착오와 시간 소요를 거쳐 작성될 수밖에 없는 실정이다.
하지만, 상기와 같이 산출된 값도 목표 토크에 일치하는 프로파일이라 보기는 어려운데, 이는 좌표값이나 기울기와 호의 반경을 설계자가 임의로 입력하기 때문이므로 결국 정확히 목표 토크를 만족하는 값들을 찾기는 매우 어려운 실정일 수 밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 디텐트 레버에서 원하는 최적의 변속조작감에 해당되는 목표 토크값을 얻을 수 있는 설계식을 이용해 설계자가 먼저 적절한 목표 토크값을 설정하고, 설정된 목표 토크값에 부합하는 최적화된 디텐트 레버의 프로파일을 설계함으로써, 수많은 시행착오와 시간 소요를 거치지 않고 디텐트 레버의 프로파일을 편리하게 설계할 수 있는 디텐트레버 프로파일 최적설계방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 변속에 의한 롤러의 이동으로 토크가 가해져 변속감을 느끼게 하는 디텐트 레버의 프로파일 설계에 있어서,
상기 디텐트 레버의 프로파일에 대해 상기 롤러의 초기위치를 설정하고, 설정된 상기 롤러의 초기 위치에서 최적변속감을 제공하는 토크로 목표 토크값을 설정하고, 상기 목표 토크값이 가해진 상태에서 상기 디텐트 레버의 프로파일에 대한 토크평형을 구한 다음, 상기 토크평형을 만족하면서 상기 디텐트 레버의 프로파일을 구르는 상기 롤러의 이동 궤적으로 상기 디텐트 레버의 프로파일 좌표값을 산출하는 과정으로 수행되어 프로파일을 최적으로 설계하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표 토크값은 상기 롤러가 상기 디텐트레버의 프로파일에 하중을 가하면서 구를 때 상기 디텐트레버의 디텐트 회전중심에 대한 토크 평형관계를 이용해 산출되어진다.
상기 목표 토크값은 상기 디텐트 레버의 프로파일이 R-N-D-3-2-L로 이루어질 때, 상기 디텐트 레버의 프로파일을 P-R 프로파일과 이를 제외한 기타구간의 프로파일로 구획해 산출되어진다.
상기 P-R 프로파일은 P와 R사이에서 중심인 P-R 정점호구간을 기준하여 P-R 직선구간과 P-R 상단호구간이 좌측과 우측으로 구획되고, 상기 각각의 구간에 상기 목표 토크값을 적용할 때 변화되는 상기 롤러의 위치변화로 프로파일 좌표를 산출되어진다.
상기 P-R 직선구간과 상기 P-R 상단호구간은 상기 P-R 정점호구간을 기준하여 대칭형상으로 이루어진다.
상기 P-R 프로파일 제외한 기타구간의 프로파일은 R-N 정점호구간을 기준으로 R-N호(직선)구간과 N-R호(직선)구간이 좌측과 우측으로 구획되고, 상기 각각의 구간에 상기 목표 토크값을 적용할 때 변화되는 상기 롤러의 위치변화로 프로파일 좌표를 산출되어진다.
상기 R-N호(직선)구간과 상기 N-R호(직선)구간은 상기 R-N정점호구간을 기준하여 대칭형상으로 이루어진다.
이러한 본 발명은 설계식을 이용해 설계자가 먼저 적절한 목표 토크값을 설정해 이에 부합하는 최적화된 디텐트 레버의 프로파일을 설계하여 최적의 변속조작감을 얻는 방식을 적용하므로, 수많은 시행착오와 시간 소요를 거칠 필요 없이 프로파일을 편리하게 설계할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화를 위한 조작력 평형 산출도이고, 도 3은 본 발명에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화를 위한 선도이며, 도 4(가),(나)는 본 발명에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화의 P-R 관계도이고, 도 5는 본 발명에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화의 P-R 산출 순서도이며, 도 6은 본 발명에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화의 R-N(N~D,D~3,D~2)관계도이고, 도 7은 본 발명에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화의 R-N(N~D,D~3,D~2) 산출 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2는 본 실시예에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화를 위한 조작력 평형 산출도를 나타낸다.
본 실시예에서 디텐트레버 프로파일 최적화를 위해 적용된 시스템의 기구적 구성은 그루브(3)를 형성한 디텐트레버(1)와, 상기 그루브(3)를 따라 구르는 롤러(4)에 하중을 가해 디텐트레버(1)의 디텐트 회전중심(2)을 만들어주는 롤러하중부여기(10)로 구성되어진다. 여기서, 상기 그루브(3)는 P-R 프로파일(3a)과 R-N-D-3-2-L 프로파일(3b)을 포함하며, 상기 P-R 프로파일(3a)은 이후 설명될 도4에 도시되어 있고, 상기 R-N-D-3-2-L 프로파일(3b)은 이후 설명될 도6에 도시되어 있다.
도 1(가)는 상기와 같은 기구적으로 구성된 시스템을 이용할 때 롤러 좌측 반시계방향으로 회전되는 디텐트레버의 조작력 평형 산출 관계도이고, 도 1(나)는 롤러 우측 시계방향으로 회전되는 디텐트레버의 조작력 평형 산출 관계도를 나타낸다.
도 2(가)는 상기와 같은 기구적으로 구성된 시스템을 이용할 때 롤러 좌측 시계방향으로 회전되는 디텐트레버의 조작력 평형 산출 관계도이고, 도 2(나)는 롤러 우측 반시계방향으로 회전되는 디텐트레버의 조작력 평형 산출 관계도를 나타낸다.
도 1(가),(나) 및 도 2(가),(나)와 같이 디텐트레버(1)의 디텐트 회전중심(2)에 대한 X축을 롤러하중부여기(10)쪽으로 정의하고, X축에 직교하도록 Y축을 정의하면, 롤러하중부여기(10)가 롤러(4)쪽으로 가하는 하중증가에 따른 디텐트레버(1)의 토크 평형식은 다음과 같이 산출되어진다.
ΣT = 0; -FRXY + FRYX + T = 0 - (1)
FR = N/cosτ = Fd/sinαcosτ - (2)
Fd = (R - R0)κ + Fset - (3)
T = {(R - R0)κ + Fset }/sinαcos7° [Xcos[-7°+ α + tan-1(Y/X)]+Ysin[-7°+ α + tan-1(Y/X)] - (4)
T는 토크 평형값이고, R은 디텐트 회전중심(2)으로부터 롤러(4)의 중심(X,Y)까지 거리이며, R0은 초기 지정거리이다.
그러므로, 본 실실시예에 따른 디텐트레버(1)의 디텐트 회전중심(2)에 대한 좌측 시계/반시계방향회전이나 우측 시계/반시계방향회전도 상기와 같은 관계식으로 모두 산출되어진다.
도 3은 토크에 대한 회전각도와 관계되어진 최적토크선도로서, 본 실시예에서는 이러한 최적토크선도를 구현하는 디텐트레버 프로파일 최적화가 설계되어진다.
도 4는 도 3과 같은 최적토크선도를 따르는 P-R 구간 디텐트레버 프로파일 최적화 설계시 기구학적인 관련 상태를 나타낸다.
도 4(가)에 도시된 바와 같이, 그루브(3)의 P와 R사이에서 롤러(4)가 타고 구르는 P-R 프로파일(3a)은 그 중심을 이루는 P-R 정점호구간(c-e)을 기준으로 좌측에는 P-R 직선구간(a-b)와 P-R 상단호구간(b-c)을 이루고 우측에는 R-P 직선구간(f-g)와 R-P 상단호구간(e-f)을 이룸으로써 대칭형상을 갖는다.
상기와 같은 대칭성을 갖는 P-R 구간 디텐트레버 프로파일은 직선 구간 프로파일과 호 구간 프로파일 및 정점에서의 프로파일로 구별되고, 각각의 구간에 대한 프로파일을 최적화하게 된다.
도 4(나)는 상기와 같은 P-R 구간 프로파일에서 P-R 정점호구간(c-e)을 기준으로 P-R 직선구간(a-b)와 P-R 상단호구간(b-c)을 최적화하기 위한 도식적인 관계를 나타낸다.
도면에서 점선으로 표시된 것은 디텐트 레버(1)가 θ 만큼 회전하였을 때 스프링의 롤러(4)와 디텐트 레버 프로파일(3a)의 형상을 나타낸다.
도시된 바와 같이, P-R 직선구간(a-b)의 최적화되는 프로파일을 산출하는 공식은 다음과 같이 결정되어진다.
X = l2 + l1 cosβ , Y = l1 sinβ -(5)
이때, β0는 R0 일 때 값이므로 다음과 같은 관계식을 갖게 된다.
β0 = π - cos-1{(l12 + l22 - R02)/2l2 l1} -(6)
φ = θ + tan-1(Y0/X0) - tan-1(Y/X) -(7)
Xa cosφ - sinφ X
= -(8)
Ya sinφ cosφ Y
δ0 = π - α0 - tan-1(Y0/X0) -(9)
α1 = π - δ0 - tan-1(Ya1/Xa1) -(10)
여기서, 롤러 좌표와 회전각도 관계에 따라 β는 디텐트 스프링의 꺾임 각도이고, X,Y는 롤러(4)의 중심이며, Xa,Ya는 롤러(4)가 디텐트 레버 P-R 직선구간(a-b)의 위로 움직이는 것으로 환산했을 때 롤러(4)의 중심을 의미한다.
상기와 같은 관계식은 롤러(4)가 디텐트 레버 P-R 프로파일(3a)의 좌측에 있을 때 산출식이지만, 본 실시예에서 상기 디텐트 레버 P-R 프로파일(3a)은 좌측과 우측이 동일형상이므로 디텐트 레버 P-R 프로파일(3a)의 우측에 대한 산출식도 동일하게 구하여 진다.
이어, P-R 상단호구간(b-c)의 최적화되는 프로파일을 산출하는 공식은 다음과 같이 결정되어진다.
도시된 바와 같이, 상기 P-R 상단호구간(b-c)은 디텐트 스프링의 롤러(4)가 (Xa1,Ya1)과 (Xa2,Ya2)사이를 잇는 원의 프로파일 위로 이동할 경우 프로파일로 구해진다.
(Xa1 - a)2 + (Ya1 - b)2 = (rR - rD)2 - (11)
rD = √ (Xa1 - a)2 + (Ya1 - b)2 - rR - (12)
(Xa2 - a)2 + (Ya2 - b)2 = (rR + rD)2 - (13)
a = {[Xa22 - Xa12 + (Ya2 - Ya1)2 ] + [(2/tanδ0 )(Ya2 - Ya1)Xa1 /
2[Xa2 - Xa1 + 1/tanδ0 (Ya2 - Ya1)]} - (14)
b = Ya1 - 1/tanδ0 (Xa1 - a) - (15)
여기서, (Xa2,Ya2)는 디텐트 레버(1)가 θ2회전한 후 프로파일(3)위의 롤러 중심이고 이때 토크는 T2이며, 이는 디텐트 프로파일(3)의 기하학적 관계를 이용하여 구해진다.
상기와 같은 관계식은 롤러(4)가 디텐트 레버 P-R 프로파일(3a)의 좌측에 있을 때 산출식이지만, 본 실시예에서 상기 디텐트 레버 P-R 프로파일(3a)은 좌측과 우측이 동일형상이므로 디텐트 레버 P-R 프로파일(3a)의 우측에 대한 산출식도 동일하게 구하여 진다.
이어, P-R 프로파일(3a)의 최적화되는 정점에서의 프로파일은 다음과 같은 기하학적인 관계에 따라 산출되어진다.
Xa3 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (16)
Ya3 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (17)
여기서, Xa3,Ya3는 정점 호의 프로파일에서 롤러(4)의 중심이고, c,d는 호의 중심이며, rR 은 롤러(4)의 반지름 rD1은 정점에서 호의 반지름이다.
도 5는 본 실시예에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화의 P-R 산출 순서를 나타낸다.
도시된 산출 과정은 전술된 P-R 직선구간(a-b)과 P-R 상단호구간(b-c) 및 정점에서의 프로파일 최적화 산출식을 적용함으로써, 설계자가 원하는 각각의 위치와 형상구조를 얻을 수 있게 된다.
S10과 같이 디텐트레버(1)의 P-R 프로파일(3a)에 대한 롤러(4)의 초기 위치를 구하여준다.
상기와 같은 롤러(4)의 초기 위치는 이어지는 과정과 같이 전술한 기하학적인 관계식을 이용함으로써, P-R 프로파일(3a)중 P-R 직선구간(a-b)과 P-R 상단호구간(b-c) 및 정점에 대한 최적화된 프로파일을 구하게 된다
이를 위해, S20에서는 T = {(R - R0)κ + Fset }/sinαcos7° [Xcos[-7°+ α + tan-1(Y/X)]+Ysin[-7°+ α + tan-1(Y/X)] - (4)를 이용함으로써, P-R 직선구간(a-b)에서 정하여진 목표토크를 토크평형식으로 구하여 준다.
또한, X = l2 + l1 cosβ , Y = l1 sinβ -(5)을 이용함으로써, P-R 직선구간(a-b)을 롤러(4)가 구를 때 롤러(4)의 중심 변화 X,Y ->Xa,Ya를 산출하여 준다.
상기와 같이 토크평형식으로 목표토크를 구하고, 목표토크를 만족하는 롤러(4)의 중심위치 변화를 산출함으로써, 결과적으로 목표토크를 만족하는 P-R 직선구간(a-b)의 최적화된 프로파일 좌표를 얻을 수 있게 된다.
이어, S30에서도 T = {(R - R0)κ + Fset }/sinαcos7° [Xcos[-7°+ α + tan-1(Y/X)]+Ysin[-7°+ α + tan-1(Y/X)] - (4)를 이용해 함으로써, P-R 상단호구간(b-c)에서 정하여진 목표토크를 토크평형식으로 구하여 준다.
또한, P-R 상단호구간(b-c)을 구르는 롤러(4)의 중심이동으로 알 수 있는 a = {[Xa22 - Xa12 + (Ya2 - Ya1)2 ] + [(2/tanδ0 )(Ya2 - Ya1)Xa1 /
2[Xa2 - Xa1 + 1/tanδ0 (Ya2 - Ya1)]}- (14)와 b = Ya1 - 1/tanδ0 (Xa1 - a) - (15)를 이용함으로써, P-R 상단호구간(b-c)에서 정하여진 목표토크와 롤러(4)의 중심 변화 Xa2,Ya2를 산출하여 준다.
상기와 같이 토크평형식으로 목표토크를 구하고, 목표토크를 만족하는 롤러(4)의 중심위치를 산출함으로써, 결과적으로 목표토크를 만족하는 P-R 상단호구간(b-c)의 최적화된 프로파일 좌표를 얻을 수 있게 된다.
이어, S40에서도 T = {(R - R0)κ + Fset }/sinαcos7° [Xcos[-7°+ α + tan-1(Y/X)]+Ysin[-7°+ α + tan-1(Y/X)] - (4)를 이용함으로써, P-R 프로파일(3a)중 정점에서 정하여진 목표토크를 토크평형식으로 구하여 준다.
또한, P-R 프로파일(3a)중 정점에서 롤러(4)의 중심과 호의 중심을 알 수 있는 Xa3 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (16)과 Ya3 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (17)을 이용함으로써, P-R 프로파일(3a)중 정점의 롤러(4)의 중심Xa3,Ya3과 호의 중심c,d를 산출하여 준다.
상기와 같이 토크평형식으로 목표토크를 구하고, 목표토크를 만족하는 롤러(4)의 중심위치를 산출함으로써, 결과적으로 목표토크를 만족하는 P-R 프로파일(3a)중 정점의 최적화된 프로파일 좌표를 얻을 수 있게 된다.
이어, 이어지는 S50의 R-P 직선구간(f-g)은 P-R 직선구간(a-b)과 대칭형상을 이루므로 S20과 동일하게 산출되며, 이어지는 S60의 R-P 상단호구간(e-f)은 P-R 상단호구간(b-c)과 대칭형상을 이루므로 S30과 동일하게 산출되어진다.
도 6은 본 실시예에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화의 R-N(N~D,D~3,D~2)관계를 나타낸다.
도시된 바와 같이, P-R을 제외한 구간인 R-N-D-3-2-L은 P-R과 같은 직선과 호의 조합이거나 호 또는 선분으로만 이루어진 형태이므로, 이 구간에서는 R-N호(직선)구간(a-b) 또는 N-R호(직선)구간(d-e)에 대한 프로파일 공식이 요구되어진다.
그러므로, P-R을 제외한 구간의 최적화되는 프로파일을 산출하는 공식은 호의 프로파일 위 롤러 중심 (Xa1,Ya1)과 중심 (a,b)에서 다음과 같이 산출되어진다.
(Xa1 - a)2 + (Ya1 - b)2 = (rR + rD)2 - (18)
a = {[-B2 - √B22 + 4B1 B3 ]/2B1 } - (19)
b = {1/2(Y0 - Ya1)[X02 - X012 + Y02 - Y012 ] - 2a(X0 - X01)} - (20)
여기서, rR 은 롤러(4)의 반지름 rD1은 정점에서 호의 반지름이고, B1 B2 B3 는 (X0 - Y0)와 (Xa1 - Ya1)의 관계에 의해 구해지는 값이다.
또한, 정점에서 최적화되는 프로파일은 R-N 정점호구간(b-d)다음과 같은 기하학적인 관계에 따라 산출되어진다.
(Xa2 - c)2 + (Ya2 - d)2 = (rR + rD)2 - (21)
Xa2 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (22)
Ya2 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (17)
여기서, Xa2,Ya2는 정점 호의 프로파일에서 롤러(4)의 중심이고, c,d는 호의 중심이다.
도 7은 본 실시예에 따른 디텐트레버 프로파일 최적화의 P-R을 제외한 구간인 R-N-D-3-2-L 산출 순서를 나타낸다.
도시된 산출 과정은 전술된 P-R을 제외한 구간인 R-N-D-3-2-L 에서의 프로파일 최적화 산출식을 적용함으로써, 설계자가 원하는 각각의 위치와 형상구조를 얻을 수 있게 된다.
S100과 같이 디텐트레버(1)의 R-N-D-3-2-L 프로파일(3b)에 대한 롤러(4)의 초기 위치를 구하여준다.
상기와 같은 롤러(4)의 초기 위치는 이어지는 과정과 같이 전술한 기하학적인 관계식을 이용함으로써, R-N-D-3-2-L 프로파일(3b)중 R-N호(직선)구간(a-b)과 R-N 정점호구간(b-d) 및 N-R호(직선)구간(d-e)에 대한 최적화된 프로파일을 구하게 된다
이를 위해, S110에서는 T = {(R - R0)κ + Fset }/sinαcos7° [Xcos[-7°+ α + tan-1(Y/X)]+Ysin[-7°+ α + tan-1(Y/X)] - (4)를 이용함으로써, R-N호(직선)구간(a-b)에서 정하여진 목표토크를 토크평형식으로 구하여 준다.
또한, (X0 - Y0)와 (Xa1 - Ya1)의 관계에 의해 구해지는 값인 B1 B2 B3과 관계된 a = {[-B2 - √B22 + 4B1 B3 ]/2B1 }- (19)와 b = {1/2(Y0 - Ya1)[X02 - X012 + Y02 - Y012 ] - 2a(X0 - X01)} - (20)을 이용함으로써, R-N호(직선)구간(a-b)을 롤러(4)가 구를 때 롤러(4)의 중심 변화 X0,Y0 -> Xa1,Ya1 , Xa2,Ya2 를 산출하여 준다.
상기와 같이 토크평형식으로 목표토크를 구하고, 목표토크를 만족하는 롤러(4)의 중심위치 변화를 산출함으로써, 결과적으로 목표토크를 만족하는 R-N호(직선)구간(a-b)의 최적화된 프로파일 좌표를 얻을 수 있게 된다.
이어, S120에서는 정점에서 최적화되는 R-N 정점호구간(b-d)의 프로파일을 Xa2 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (22)와 Ya2 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2 + d2 }C - (17)를 이용함으로써, 정점의 롤러(4)의 중심Xa2,Ya2과 호의 중심c,d를 산출하여 준다.
상기와 같이 R-N 정점호구간(b-d)에서는 토크평형식이 적용되지 않고 목표토크를 만족하는 롤러(4)의 중심위치를 산출함으로써, 결과적으로 목표토크를 만족하는 P-R 프로파일(3a)중 정점에서 최적화되는 R-N 정점호구간(b-d)의 프로파일 좌표를 얻을 수 있게 된다.
이어, 이어지는 S130에서 구해지는 N-R호(직선)구간(d-e)은 R-N호(직선)구간(a-b)과 대칭형상을 이루므로 S20과 동일하게 산출되어진다.
상기와 같이 본 실시예에서는 디텐트 레버의 프로파일에서 롤러의 초기 위치를 정해 원하는 목표 토크값을 설계자가 설정한 다음, 프로파일에 대해 주어진 롤러와 스프링의 위치로 설정된 목표 토크를 위한 디텐트 레버의 프로파일 관계식을 만들어줌으로써, 최대 토크를 이용할 때 발생되는 수 차례의 시행착오를 거치지 않고 목표 토크에 일치하는 프로파일을 단번에 쉽게 구할 수 있는 편리함을 제공하게 된다.
1 : 디텐트레버 2 : 디텐트 회전중심
3 : 그루브 3a : P-R 프로파일
3b : R-N-D 프로파일
4 : 롤러 10 : 롤러하중부여기

Claims (7)

  1. 변속에 의한 롤러의 이동으로 토크가 가해져 변속감을 느끼게 하는 디텐트 레버의 프로파일 설계에 있어서,
    상기 디텐트 레버의 프로파일에 대해 상기 롤러의 초기위치를 설정하고, 상기 설정된 초기 위치에서 상기 롤러의 이동에 따라 상기 롤러가 상기 디텐트레버의 프로파일에 가하는 토크로 인해 느껴지는 변속감이 상기 토크에 대한 회전각도와 관계된 최적토크선도로부터 목표 토크값을 설정하고, 상기 목표 토크값이 가해진 상태에서 상기 디텐트 레버의 프로파일에 대한 토크평형을 구한 다음, 상기 토크평형을 만족하면서 상기 디텐트 레버의 프로파일을 구르는 상기 롤러의 이동 궤적으로 상기 디텐트 레버의 프로파일 좌표값을 산출하는 과정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 디텐트 레버 프로파일 최적설계방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 설정된 목표 토크값은 상기 롤러와 상기 디텐트레버의 디텐트 회전중심에 대한 토크 평형관계식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디텐트 레버 프로파일 최적설계방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 토크평형관계식은 상기 디텐트레버의 프로파일이 R-N-D-3-2-L로 이루어질 때, 상기 디텐트 레버의 프로파일을 P-R 프로파일과 이를 제외한 기타구간의 프로파일로 구획하고, 상기 구획된 구간에서 산출되며, 상기 토크 평형관계식은 ΣT = 0; -FRXY + FRYX + T = 0, FR = N/cosτ = Fd/sinαcosτFd = (R - R0)κ + Fset, T = {(R - R0)κ + Fset }/sinαcos7° [Xcos[-7°+ α + tan-1(Y/X)]+Ysin[-7°+α+tan-1(Y/X)], T는 토크 평형값이고, R은 디텐트 회전중심(2)으로부터 롤러(4)의 중심(X,Y)까지 거리이며, R0은 초기 지정거리,
    로 표현되는 것을 특징으로 하는 디텐트 레버 프로파일 최적설계방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 P-R 프로파일은 P와 R사이에서 중심인 P-R 정점호구간을 기준하여 P-R 직선구간과 P-R 상단호구간이 좌측과 우측으로 구획되고, 상기 각각의 구간에 상기 목표 토크값을 적용할 때 변화되는 상기 롤러의 위치변화로 프로파일 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 디텐트 레버 프로파일 최적설계방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 P-R 직선구간과 상기 P-R 상단호구간은 상기 P-R 정점호구간을 기준하여 대칭형상이고, 상기 P-R 직선구간의 최적화되는 프로파일의 산출관계식은 X = l2 + l1 cosβ , Y = l1 sinβ, β0는 R0 일 때 값이며, β0 = π - cos-1{(l12+l22-R02)/2l2l1}, φ = θ + tan-1(Y0/X0)-tan-1(Y/X),
    Xa cosφ - sinφ X
    =
    Ya sinφ cosφ Y
    , δ0 = π - α0 - tan-1(Y0/X0), α1 = π - δ0 - tan-1(Ya1/Xa1)이고, β는 디텐트 스프링의 꺾임 각도이고, X,Y는 롤러의 중심이며, Xa,Ya는 롤러가 디텐트 레버 P-R 직선구간(a-b)의 위로 움직이는 것으로 환산했을 때 롤러의 중심으로 표현되고,
    그리고, 상기 P-R 상단호구간의 최적화되는 프로파일의 산출관계식은 (Xa1 - a)2+(Ya1-b)2 = (rR - rD)2, rD = √ (Xa1 - a)2+(Ya1-b)2 - rR, (Xa2 - a)2+(Ya2-b)2 = (rR + rD)2, a = {[Xa22-Xa12+(Ya2-Ya1)2]+[(2/tanδ0)(Ya2-Ya1)Xa1/2[Xa2 - Xa1 + 1/tanδ0 (Ya2 - Ya1)]}, b = Ya1 - 1/tanδ0 (Xa1 - a), (Xa2,Ya2)는 디텐트 레버가 θ2회전한 후 프로파일위의 롤러 중심이고, T2는 토크로 표현되며,
    또한, 상기 P-R 정점호구간의 최적화되는 프로파일의 산출관계식은 Xa3 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2+d2}C, Ya3 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2+d2}C, Xa3,Ya3는 정점 호의 프로파일에서 롤러의 중심이고, c,d는 호의 중심이며, rR은 롤러의 반지름이고, rD1은 정점에서 호의 반지름.
    으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디텐트 레버 프로파일 최적설계방법.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 P-R 프로파일 제외한 기타구간의 프로파일은 R-N 정점호구간을 기준으로 R-N호(직선)구간과 N-R호(직선)구간이 좌측과 우측으로 구획되고, 상기 각각의 구간에 상기 목표 토크값을 적용할 때 변화되는 상기 롤러의 위치변화로 프로파일 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 디텐트 레버 프로파일 최적설계방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 R-N호(직선)구간과 상기 N-R호(직선)구간은 상기 R-N정점호구간을 기준하여 대칭형상이고, 상기 R-N호(직선)구간 및 상기 N-R호(직선)구간의 최적화되는 프로파일의 산출관계식은 (Xa1 - a)2+(Ya1-b)2 = (rR + rD)2,
    a = {[-B2 - √B22+4B1B3]/2B1}, b = {1/2(Y0 - Ya1)[X02-X012+Y02-Y012]-2a(X0-X01)}이고, rR 은 롤러(4)의 반지름 rD1은 정점에서 호의 반지름이고, B1 B2 B3 는 (X0 - Y0)와 (Xa1 - Ya1)의 관계에 의해 구해지는 값으로 표현되며,
    또한, 상기 R-N정점호구간의 최적화되는 프로파일의 산출관계식은
    (Xa2 - c)2+(Ya2-d)2 = (rR + rD)2, Xa2 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2+d2}C, Ya2 = {1 + [(rR + rD1)/√ c2+d2}C이고, Xa2,Ya2는 정점 호의 프로파일에서 롤러의 중심이고, c,d는 호의 중심.
    으로 표현되는 것을 특징으로 하는 디텐트 레버 프로파일 최적설계방법.
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