KR101198788B1 - 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시프트 모터로 변속을 진행하는 자동화된 수동 변속기에서 상기 시프트 모터를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터를 제어하는 방법은 변속 조건 만족 시 시프트 모터를 빠르게 이동시키는 단계; 싱크로나이저의 슬립양을 계산하는 단계; 동기화 시작점에 도달하였는지 판단하는 단계; 동기화 시작점에 도달하였으면, 시프트 모터를 천천히 이동시키고 설정된 힘이 상기 시프트 핑거에 가해지도록 상기 시프트 모터를 제어함으로써 동기화를 진행하는 단계; 동기화 진행 시간으로부터 동기화가 완료되었는지 판단하는 단계; 동기화가 완료된 후 시프트 모터가 움직이는지 판단하는 단계; 시프트 모터가 움직인 경우, 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는지 판단하는 단계; 그리고 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는 경우, 상기 시프트 모터가 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치 및 제어 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING SHIFT MOTOR FOR AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION}
본 발명은 자동화된 수동 변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시프트 모터로 변속을 진행하는 자동화된 수동 변속기에서 상기 시프트 모터를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에서 생성된 동력은 변속기를 거치면서 그 회전수와 토크가 변화되어 바퀴를 통하여 최종적으로 출력된다. 이러한 변속기는 크게 수동 변속기와 자동 변속기가 있다.
수동 변속기에 따르면, 운전자가 원하는 변속단으로 변속 레버를 움직이면, 이에 케이블 등으로 연결된 시프트 포크가 슬리브를 이동시켜 원하는 클러치 기어와 결합함으로써 변속이 이루어진다. 이러한 수동 변속기는 운전 조건에 따라 운전자가 일일이 변속을 수행하여야 하므로 클러치 조작 등의 번거로움이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 자동 변속기가 차량에 많이 적용되고 있다.
자동 변속기에 따르면, 차량의 주행 상태(차속, 스로틀 개도량 등)에 따라 변속기 제어 유닛이 목표 변속단으로의 변속을 자동으로 수행한다. 운전자가 변속을 위해서 특별한 행동을 하지 않아도 되므로, 자동 변속기는 운전의 편의성을 제공한다. 그러나, 자동 변속기의 경우 연비와 동력성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
최근에는, 수동 변속기의 장점과 자동 변속기의 장점을 조화한 자동화된 수동 변속기(automated manual transmission)가 상용화되고 있다. 이러한 자동화된 수동 변속기에 따르면, 시프트 포크가 변속 레버에 케이블로 연결되어 움직이는 대신, 변속기 제어 유닛 등의 전자장비에 전기적으로 연결된 시프트 모터를 이용하여 시프트 포크가 움직이게 된다.
이러한 자동화된 수동 변속기도 기존의 수동 변속기와 유사한 방식으로 변속이 이루어지므로 다음과 같은 사항을 만족시켜야 한다.
첫째, 동기화 시 변속 충격을 방지하여야 한다.
싱크로나이저는 슬리브의 회전 속도와 클러치 기어의 회전 속도를 동기화시켜 준다. 이 때, 큰 힘으로 동기화를 진행하면 기어의 이너샤(inertia)로 인하여 변속 충격이 발생하여 차량 주행감이 떨어지게 된다. 또한, 동기화에 소요된 시간은 동기힘에 비례하는데, 변속 쇼크 없이 동기화 시간을 지연시키지 않으려면 최적의 동기힘으로 동기화를 진행하여야 한다.
둘째, 동기화 시 치음의 발생을 방지하여야 한다.
동기화 시 슬리브가 제대로 동기화가 안 된 상태에서 클러치 기어와 체결하게 되면, 슬리브의 챔퍼(chamfer)와 클러치 기어의 챔퍼가 부딪혀 치음이 나게 되며, 이러한 치음은 차량 소음이 된다. 따라서, 동기화가 완료되기 전까지는 슬리브를 클러치 기어와 기어 결합시키지 않도록 제어함으로써 치음의 발생을 방지하여야 한다.
셋째, 변속 시간이 짧아야 한다.
동기화를 포함한 전체 변속 시간이 길면 다음 변속 요구를 만족시키지 못하여 운전자가 원하는 주행감을 만족시키지 못할 수 있다. 따라서, 동기화가 완료되면 슬리브와 클러치 기어의 기어 결합을 빠르게 진행시켜야 한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 최적화된 동기힘으로 동기화를 진행함으로써 변속 쇼크를 방지하고 동기화가 완료된 후 슬리브와 클러치 기어를 빠르게 체결함으로써 변속 시간을 줄일 수 있는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치는 회전하는 허브, 설정된 변속단을 구현하는 클러치 기어, 동기화를 위하여 상기 클러치 기어 상에서 상기 허브와 상기 클러치 기어 사이에 배치되어 있는 싱크로나이저 링, 그리고 상기 허브 상에서 축방향으로 이동 가능하도록 배치되어 상기 허브와 상기 클러치 기어를 선택적으로 결합시키는 슬리브를 포함하는 싱크로나이저와, 상기 슬리브에 연결된 시프트 핑거를 움직여 상기 슬리브를 상기 허브 상에서 축방향으로 이동시키는 시프트 모터와, 상기 시프트 모터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 동기화 시작점을 판단하고 변속 시작점부터 상기 동기화 시작점까지는 상기 시프트 모터를 제1이동속도로 이동시키고, 상기 동기화 시작점 이후로는 상기 시프트 모터를 상기 제1이동속도보다 늦은 제2이동속도로 이동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 동기화 시작점은 싱크로나이저의 슬립량이 급격히 감소한 시점인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 동기화 시작점 이후로는 상기 시프트 모터에 입력되는 전류값을 설정 전류값 이하로 제한하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 동기화 시작점 이후에 변속하려는 각 목표 변속단별로 설정된 힘이 상기 시프트 핑거에 가해지도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 동기화 진행 시간을 기초로 동기화가 완료되었는지를 판단하고, 동기화가 완료되었으면 시프트 모터가 움직이는지를 판단하며, 시프트 모터가 움직였고 그 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하면 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
동기화가 완료된 후 시프트 모터가 움직이지 않으면, 상기 제어부는 상기 시프트 핑거에 가하는 힘이 서서히 증가되도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
동기화가 완료되지 않았으나 상기 시프트 모터가 이동한 거리가 설정된 이동 거리를 초과하면, 상기 제어부는 고장코드를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 고장코드를 생성한 후 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
동기화가 완료되지 않았고, 상기 시프트 모터가 이동한 거리가 설정된 이동 거리 이하이며, 동기화 진행시간이 허용시간을 초과하면, 상기 제어부는 상기 시프트 핑거에 가하는 힘이 서서히 증가되도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터를 제어하는 방법은 변속 조건 만족 시 시프트 모터를 빠르게 이동시키는 단계; 싱크로나이저의 슬립양을 계산하는 단계; 동기화 시작점에 도달하였는지 판단하는 단계; 동기화 시작점에 도달하였으면, 시프트 모터를 천천히 이동시키고 설정된 힘이 상기 시프트 핑거에 가해지도록 상기 시프트 모터를 제어함으로써 동기화를 진행하는 단계; 동기화 진행 시간으로부터 동기화가 완료되었는지 판단하는 단계; 동기화가 완료된 후 시프트 모터가 움직이는지 판단하는 단계; 시프트 모터가 움직인 경우, 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는지 판단하는 단계; 그리고 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는 경우, 상기 시프트 모터가 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 동기화 시작점은 상기 싱크로나이저의 슬립량이 급격히 감소한 시점인 것을 특징으로 할 수 있다.
동기화가 완료되지 않았으면, 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는지 판단하고, 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하면 고장코드를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
동기화가 완료되지 않았고 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리 이하이면, 동기화 진행시간이 허용시간을 초과하는지를 판단하고, 동기화 진행시간이 허용시간을 초과하면 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 서서히 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 고장 코드를 생성하고 난 후, 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키는 단계를 더 수행할 수 있다.
동기화가 완료된 후 시프트 모터가 움직이지 않으면, 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 서서히 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 동기화 시작점까지는 시프트 모터가 빠르게 이동하도록 하고 동기화 시작점 이후에는 시프트 모터가 천천히 이동하도록 함으로써 변속 시간 및 변속 충격을 줄일 수 있다.
최적의 동기힘으로 동기화를 진행하고, 동기힘이 부족한 경우 서서히 증가시키며 동기화를 진행함으로써 변속 충격을 줄일 수 있다.
슬리브와 싱크로나이저 링이 체결되기 전까지는 시프트 모터에 입력되는 전류를 제한하고, 슬리브와 싱크로나이저 링이 체결된 이후에는 시프트 모터에 입력되는 전류를 최대치로 증가시킴으로써, 변속 시간 및 변속 충격을 더욱 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시프트 모터와 셀렉트 모터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시프트 모터와 셀렉트 모터를 도시한 다른 사시도이다.
도 3은 자동화된 수동 변속기에서 동기화를 포함한 변속 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시프트 모터와 셀렉트 모터를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시프트 모터와 셀렉트 모터를 도시한 다른 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 자동화된 수동 변속기는 싱크로나이저를 작동시키기 위하여 시프트 모터(10)와 셀렉트 모터(20)를 포함한다. 상기 시프트 모터(10)와 셀렉트 모터(20)는 제어부(70)(도 4 참조)에 전기적으로 연결되어 제어부(70)에서 제공되는 변속 신호에 따라 변속(시프트 작동 및 셀렉트 작동)을 수행한다.
시프트 모터(10)는 시프트 작동을 수행하기 위한 것으로, 일반적인 모터와 유사하게 자기장을 형성하는 고정자(stator)와, 상기 자기장에 의하여 발생되는 자기력을 받아 회전하는 회전자(rotor)를 그 내부에 포함하고 있다. 상기 회전자에는 시프트 웜 샤프트(12)가 연결되어 있으며, 상기 시프트 웜 샤프트(12)의 일단부에는 시프트 웜(14)이 형성되어 있다. 상기 시프트 웜(14)은 시프트 핑거(34)에 기구학적으로 연결된 시프트 웜기어(30)와 기어 결합한다. 제어부(70)의 변속 신호에 의하여 시프트 웜 샤프트(12)가 회전하면 상기 시프트 웜(14)에 기어 결합하는 시프트 웜기어(30)도 회전하게 되고, 이에 기구학적으로 연결된 시프트 핑거(34)는 도면에서 좌우로 움직이도록 되어 있다. 시프트 웜기어(30)의 회전운동을 시프트 핑거(34)의 직선운동으로 바꾸어주는 기구학적 결합은 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 시프트 핑거(34)는 슬리브(54)(도 3 참조)에 연결되어 시프트 핑거(34)가 좌우로 이동하면 슬리브(54) 역시 이동하며 원하는 클러치 기어(56)(도 3 참조)와 기어 결합하여 목표 변속단을 구현한다.
셀렉트 모터(20)는 셀렉트 작동을 수행하기 위한 것으로, 일반적인 모터와 유사하게 자기장을 형성하는 고정자(stator)와, 상기 자기장에 의하여 발생되는 자기력을 받아 회전하는 회전자(rotor)를 그 내부에 포함하고 있다. 상기 회전자에는 셀렉트 웜 샤프트(22)가 연결되어 있으며, 상기 셀렉트 웜 샤프트(22)의 일단부에는 셀렉트 웜(24)이 형성되어 있다. 상기 셀렉트 웜(24)은 셀렉트 핑거(32)에 기구학적으로 연결된 셀렉트 웜기어(40)와 기어 결합한다. 제어부(70)의 변속 신호에 의하여 셀렉트 웜 샤프트(22)가 회전하면 상기 셀렉트 웜(24)에 기어 결합하는 셀렉트 웜기어(40)도 회전하게 되고, 이에 기구학적으로 연결된 셀렉트 핑거(32) 역시 회전하게 된다. 이러한 셀렉트 핑거(32)의 회전은 시프트 핑거(34)를 회전시켜 셀렉트 작동을 수행하게 된다.
도 1 및 도 2는 자동화된 수동 변속기에 사용되는 싱크로나이저 및 시프트/셀렉터 기구의 일 예를 도시한 것이다. 따라서, 이와 다른 형태의 싱크로나이저 및 시프트/셀렉터 기구도 사용 가능하다.
도 3은 자동화된 수동 변속기에서 동기화를 포함한 변속 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3(a)와 같이 중립 상태에서는, 허브(50)에 장착된 싱크로나이저 키(52)가 슬리브(52)의 홈에 삽입되어 있다. 이 상태에서는 슬리브(52)는 클러치 기어(56)와 기어 결합이 되어 있지 않으므로 허브(50)의 회전력이 클러치 기어(56)를 통해 출력축에 전달되지 않는다.
중립 상태에서, 제어부(70)가 변속 신호를 시프트 모터(10)에 인가하면 시프트 모터(10)는 회전하며 시프트 핑거(34)를 도면에서 좌측 또는 우측으로 움직이게 된다. 이 때, 시프트 핑거(34)에 연결된 슬리브(54)도 이동하게 되며, 이 슬리브(54)에 의하여 싱크로나이저 키(52)도 허브(50) 상에서 움직여 싱크로나이저 링(58)과 만나 인덱싱(indexing)이 이루어지기 시작한다(도 3(b) 참조).
도 3(c)와 같이, 시프트 모터(10)가 계속 회전하면 슬리브(54)는 싱크로나이저 키(52) 상에서 움직여 슬리브(54)의 챔퍼(chamfer)와 싱크로나이저 링(58)의 챔퍼가 만나 동기(synchronizing)가 이루어지게 된다.
그 후, 슬리브(54)가 계속 이동하면, 도 3(d)와 같이 슬리브(54)의 챔퍼가 싱크로나이저 링(58)의 챔퍼를 밀어 젖히면서 싱크로나이저 링(58)을 벗어나기 시작한다.
그 후, 도 3(e)와 같이 슬리브(54)의 챔퍼가 클러치 기어(56)의 챔퍼와 만나고, 도 3(f)와 같이 슬리브(54)가 클러치 기어(56)와 기어 결합하며 변속이 완료되게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치는 입력축 속도 센서(60), 출력축 속도 센서(62), 모터 위상각 센서(64), 변속 센서(66), 타이머(68), 제어부(70), 그리고 시프트 모터(10)를 포함한다.
입력축 속도 센서(60)는 입력축(본 명세서에서는 허브(50) 또는 슬리브(54))의 회전 속도를 측정하고 이에 대한 신호를 제어부(70)에 전달한다.
출력축 속도 센서(62)는 출력축(본 명세서에서는 클러치 기어(56) 또는 바퀴)의 회전 속도를 측정하고 이에 대한 신호를 제어부(70)에 전달한다. 바퀴 또는 출력축의 회전 속도가 제어부(70)에 전달되는 경우, 제어부(70)는 출력축의 회전 속도에 목표 변속단의 기어비를 곱하여 클러치 기어(56)의 회전 속도를 계산하게 된다.
모터 위상각 센서(64)는 시프트 모터(10)의 위상각을 측정하고 이에 대한 신호를 제어부(70)에 전달한다. 상기 제어부(70)는 상기 시프트 모터(10)의 위상각으로부터 시프트 모터(10)의 이동거리(즉, 회전량)를 계산한다.
변속 센서(66)는 시프트 레버(도시하지 않음)의 위치 또는 작동을 체크하여 운전자의 변속 의지와 원하는 변속단을 검출한다. 이와 같이 검출된 운전자의 변속 의지와 원하는 변속단은 제어부(70)에 전달된다.
타이머(68)는 상기 제어부(70)에 전기적으로 연결되어 제어부(70)가 동기화 시작점을 검출하면 상기 타이머(68)는 켜져 동기화 진행 시간을 측정하게 된다. 이와 같이 측정된 동기화 진행 시간은 상기 제어부(70)에 전달된다.
제어부(70)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 의한 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
시프트 모터(10)는 제어부(70)의 신호에 의하여 작동한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법의 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 설정된 변속단으로 차량이 운행중인 상태에서(S100), 상기 제어부(70)는 변속 조건이 만족되었는지 판단한다(S110). 상기 변속 조건은 운전자가 시프트 레버를 움직여 상기 변속 센서(66)가 운전자의 변속 의지 및 원하는 변속단을 검출한 경우 만족되는 것으로 할 수 있다.
S110 단계에서 변속 조건을 만족하지 않았으면, 설정된 변속단으로 차량이 계속 운행한다(S100).
S110 단계에서 변속 조건을 만족하였으면, 상기 제어부(70)는 상기 시프트 모터(10)를 제1이동속도로 빠르게 이동시킨다(S120). 이는 동기화가 시작되기 전에 시프트 모터(10)를 통해 슬리브(54)를 동기화 시작 위치까지 빠르게 움직여 변속 시간을 줄이기 위함이다.
S120 단계를 수행함과 함께, 상기 제어부(70)는 싱크로나이저의 슬립량을 계산한다(S130). 싱크로나이저의 슬립량은 슬리브의 회전수(입력축 또는 허브의 회전수와 같음)에서 클러치 기어의 회전수(출력축 회전수 * 목표 변속단의 기어비)를 뺀 값과 같다.
그 후, 제어부(70)는 동기화 시작점에 도달하였는지를 판단한다(S140). 상기 시프트 모터(10)를 이동시켜 변속을 수행할 때, 슬리브(54)가 싱크로나이저 링(58)에 접촉하는 순간 싱크로나이저의 슬립량이 갑자기 감소한다. 따라서, 싱크로나이저의 슬립량이 갑자기 감소(예를 들어, 설정된 슬립량만큼 갑자기 감소)하면 제어부(70)는 동기화 시작점에 도달한 것으로 보고, 이 때의 시프트 모터(10)의 위치를 동기화 시작점으로 저장하게 된다. 이와 같이, 동기화 시작점으로 저장된 시프트 모터(10)의 위치는 이후의 동기화 시작점과 비교함으로써 싱크로나이저의 불량 및 유지보수의 필요성 등을 알려주는 지표로 사용될 수 있다.
상기 S140 단계에서 동기화 시작점에 도달하지 않았으면, 상기 제어부(70)는 S120 단계로 돌아가 시프트 모터(10)를 빠르게 이동시키고 싱크로나이저의 슬립량을 계속하여 계산한다(S130).
상기 S140 단계에서 동기화 시작점에 도달하였으면, 제어부(70)는 동기화를 진행시킨다(S150). 즉, 제어부(70)는 설정된 동기힘이 상기 시프트 핑거(34)에 가해지도록 상기 시프트 모터(10)를 제어한다. 설정된 동기힘은 다음의 표와 같다.
변속단 1단 2단 3단 4단 5단 6단 7단 R단
동기힘 400 350 350 350 350 350 350 400
위에서 동기힘의 단위는 N(뉴턴)이다. 위의 표에 기재된 동기힘은 하나의 예를 표시한 것으로, 당업자가 적절하다고 생각하는 동기힘으로 설정할 수 있다. 위의 표에서, 변속단이 저단일수록 기어 이너샤(inertia)가 크므로 동기힘이 크게 된다. 이와 같이, 적절한 동기힘으로 동기화를 진행함으로써 변속 시간을 줄이고 변속 충격을 방지하게 된다.
또한, 동기화를 진행시키며 제어부(70)는 상기 시프트 모터(10)에 입력되는 전류값을 설정 전류값 이하로 제한하게 된다. 동기화가 진행되면, 시프트 모터(10)는 동기화에 따른 부하를 받게 된다. 동기화에 따른 부하를 받는 시프트 모터(70)는 그 특성상 회전 속도가 떨어지면서 토크를 증대하기 위하여 더 많은 전류를 받으려고 하고, 이러한 토크 증대는 변속 충격을 일으킬 수 있다. 따라서, 이러한 변속 충격을 방지하기 위하여 시프트 모터(10)에 입력되는 전류의 최대값을 제한하여 일정 토크 이하의 토크만이 시프트 모터(70)에서 발생하도록 한다.
이와 함께, 상기 제어부(70)는 타이머(68)를 켜고 동기화 진행 시간을 측정하고(S160), 측정된 동기화 진행 시간을 기초로 동기화가 완료되었는지 판단한다(S170). 즉, 측정된 동기화 진행 시간이 설정된 시간 이상이 되는 경우 동기화가 완료된 것으로 판단한다.
S170 단계에서, 동기화가 완료되었으면, 상기 제어부(70)는 시프트 모터(10)가 움직이는지를 판단한다(S180). S180 단계는 동기힘이 부족하여 매칭이 가능한 일정 시간(앞에서 설명한 설정 시간) 안에 동기화에 실패하였는지 판단하기 위함이다.
상기 S180 단계에서 시프트 모터가 움직이지 않았으면, 동기힘이 부족하여 슬리브(54)가 싱크로나이저 링(58)과 체결되지 못하고 있는 것이므로 상기 제어부(70)는 동기힘을 서서히 증가시키고(S210). 시프트 모터(10)가 움직이는지를 다시 한번 판단한다(S180). 여기서, 상기 동기힘은 앞의 표에서 예시한 동기힘보다 더 큰 힘일 수 있으며, 저단의 경우에는 고단의 경우보다 증가되는 힘이 더 클 수 있다. 한편, 고단의 경우에는 앞의 표에서 예시한 동기힘과 동일한 힘으로 다시 한 번 시도할 수 있다.
상기 S180 단계에서 시프트 모터가 움직였으면, 상기 제어부(70)는 시프트 모터(10)의 이동 거리가 설정된 이동 거리를 초과하는지 판단한다(S190). 상기 설정된 이동 거리는 슬리브(54)가 싱크로나이저 링(58)을 지나가는데 필요한 거리일 수 있다.
S190 단계에서 시프트 모터(10)의 이동 거리가 설정된 이동 거리를 초과하면, 슬리브(54)가 싱크로나이저 링(58)을 지나간 것이므로 제어부(70)는 시프트 모터(10)에 입력되는 전류의 제한을 풀고 최대 동기힘으로 빠르게 증가시킨다(S200). 즉, 최대 동기힘이 시프트 핑거(32)에 가해지도록 함으로써 슬리브(54)와 클러치 기어(56)를 빠르게 체결시킨다. 그 후, 본 발명의 실시예에 따른 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법을 종료한다.
S190 단계에서 시프트 모터(10)의 이동 거리가 설정된 이동 거리 이하이면, 상기 제어부(70)는 설정된 동기힘이 시프트 핑거(34)에 가해지도록 시프트 모터(10)를 계속하여 제어한다.
한편, 상기 S170 단계에서 동기화가 완료되지 않았으면, 상기 제어부(70)는 시프트 모터(10)의 이동 거리가 설정된 이동 거리를 초과하는지 판단한다(S220).
상기 S220 단계에서 시프트 모터(10)의 이동 거리가 설정된 이동 거리를 초과하면, 동기화가 완료되지 않은 상태에서 슬리브(54)와 클러치 기어(56)가 체결되는 것이므로 제어부(70)는 고장코드를 생성하여 이를 저장하고(S230), 슬리브(54)와 클러치 기어(56)가 빠르게 체결되도록 최대 동기힘으로 빠르게 증가시킨다(S200).
상기 S220 단계에서 시프트 모터(10)의 이동 거리가 설정된 이동 거리 이하이면, 제어부(70)는 동기화 진행 시간이 허용 시간을 초과하는지 판단한다(S240). 상기 허용 시간은 동기화가 완료되기까지 허용된 시간을 의미한다.
상기 S240 단계에서 동기화 진행 시간이 허용 시간 이하이면, 제어부(70)는 S150 단계로 돌아가 동기화를 계속 진행시킨다.
상기 S240 단계에서 동기화 진행 시간이 허용 시간을 초과하면, 동기화를 위해 허용된 시간 내에 동기화가 진행되지 않은 것이므로 제어부(70)는 동기힘을 서서히 증가시키고(S250), 동기화를 계속 진행한다(S150).
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (15)

  1. 회전하는 허브, 설정된 변속단을 구현하는 클러치 기어, 동기화를 위하여 상기 클러치 기어 상에서 상기 허브와 상기 클러치 기어 사이에 배치되어 있는 싱크로나이저 링, 그리고 상기 허브 상에서 축방향으로 이동 가능하도록 배치되어 상기 허브와 상기 클러치 기어를 선택적으로 결합시키는 슬리브를 포함하는 싱크로나이저와, 상기 슬리브에 연결된 시프트 핑거를 움직여 상기 슬리브를 상기 허브 상에서 축방향으로 이동시키는 시프트 모터와, 상기 시프트 모터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 제어부는 동기화 시작점을 판단하고 변속 시작점부터 상기 동기화 시작점까지는 상기 시프트 모터를 제1이동속도로 이동시키고, 상기 동기화 시작점 이후로는 상기 시프트 모터를 상기 제1이동속도보다 늦은 제2이동속도로 이동시키며,
    상기 제어부는 상기 동기화 시작점 이후에 변속하려는 각 목표 변속단별로 설정된 힘이 상기 시프트 핑거에 가해지도록 상기 시프트 모터를 제어하고,
    상기 제어부는 상기 동기화 진행 시간을 기초로 동기화가 완료되었는지를 판단하고, 동기화가 완료되었으면 시프트 모터가 움직이는지를 판단하며, 시프트 모터가 움직였고 그 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하면 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동기화 시작점은 싱크로나이저의 슬립량이 급격히 감소한 시점인 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 동기화 시작점 이후로는 상기 시프트 모터에 입력되는 전류값을 설정 전류값 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    동기화가 완료된 후 시프트 모터가 움직이지 않으면, 상기 제어부는 상기 시프트 핑거에 가하는 힘이 서서히 증가되도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    동기화가 완료되지 않았으나 상기 시프트 모터가 이동한 거리가 설정된 이동 거리를 초과하면, 상기 제어부는 고장코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 고장코드를 생성한 후 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    동기화가 완료되지 않았고, 상기 시프트 모터가 이동한 거리가 설정된 이동 거리 이하이며, 동기화 진행시간이 허용시간을 초과하면, 상기 제어부는 상기 시프트 핑거에 가하는 힘이 서서히 증가되도록 상기 시프트 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 장치.
  10. 시프트 핑거로 싱크로나이저의 슬리브를 움직여 클러치 기어와 결합시킴으로써 변속을 수행하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터를 제어하는 방법에 있어서,
    변속 조건 만족 시 시프트 모터를 빠르게 이동시키는 단계;
    싱크로나이저의 슬립양을 계산하는 단계;
    동기화 시작점에 도달하였는지 판단하는 단계;
    동기화 시작점에 도달하였으면, 시프트 모터를 천천히 이동시키고 설정된 힘이 상기 시프트 핑거에 가해지도록 상기 시프트 모터를 제어함으로써 동기화를 진행하는 단계;
    동기화 진행 시간으로부터 동기화가 완료되었는지 판단하는 단계;
    동기화가 완료된 후 시프트 모터가 움직이는지 판단하는 단계;
    시프트 모터가 움직인 경우, 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는지 판단하는 단계; 그리고
    시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는 경우, 상기 시프트 모터가 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키는 단계;
    를 포함하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 동기화 시작점은 상기 싱크로나이저의 슬립량이 급격히 감소한 시점인 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    동기화가 완료되지 않았으면, 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하는지 판단하고, 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리를 초과하면 고장코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    동기화가 완료되지 않았고 시프트 모터의 이동거리가 설정된 이동거리 이하이면, 동기화 진행시간이 허용시간을 초과하는지를 판단하고, 동기화 진행시간이 허용시간을 초과하면 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 서서히 증가시키는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 고장 코드를 생성하고 난 후, 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 최대 동기힘까지 빠르게 증가시키는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    동기화가 완료된 후 시프트 모터가 움직이지 않으면, 상기 시프트 핑거에 가하는 힘을 서서히 증가시키는 것을 특징으로 하는 자동화된 수동 변속기용 시프트 모터 제어 방법.
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