KR101305852B1 - 차량의 변속기 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액츄에이터로 슬리브를 작동시켜서 동기작동이 이루어지도록 하는 변속메커니즘을 탑재한 차량이 감속중, 현재 주행단 대비하여 저단의 목표단으로 변속을 수행할 때, 동기상태를 일시적으로 해제하여 입력축과 출력축 사이의 부품들 사이에서 발생하는 백래쉬 등에 의한 충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 변속품질의 향상으로 차량의 정숙성과 승차감을 향상시키고, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량의 변속기 제어방법{Transmission Control Method for Vehicle}

본 발명은 차량의 변속기 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액츄에이터로 싱크로기구를 작동시켜서 기어를 치합시키는 DCT 등을 포함하는 AMT를 탑재한 차량에 있어서, 차량의 감속에 따른 변속 제어시에 변속충격이 발생하는 것을 방지하도록 하는 기술에 관한 것이다.

종래 DCT를 탑재한 차량의 감속시 다운 쉬프트가 이루어지는 과정을 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

차량의 감속시, 변속기 컨트롤러는 현재의 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 하여 목표단의 기어 치합을 위해 해당 싱크로기구를 작동시키도록 액츄에이터를 구동하게 된다.

상기 액츄에이터는 통상 싱크로기구를 이루는 슬리브를 직선이동시킴에 의해 동기작동 및 해당 변속단의 기어치합을 이루는 작동을 수행하게 된다.

상기와 같이 액츄에이터가 작동되기 시작하면, 슬리브가 키이를 통해 싱크로나이저링을 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 가압하여 동기화가 시작되며(도 1의 T1 시점), 상기 목표단의 변속단기어와 치합되어 연결된 제2입력축은 상기와 같이 출력축과의 동기가 이루어지게 됨에 따라 회전수가 상승하게 된다.

이 과정에서, 상기 제2입력축의 회전수가 상승하게 되는 것은 상기 출력축의 회전력이 상기 싱크로기구를 통해 제2입력축으로 전달되기 때문으로, 이는 상기 제2입력축과 관련된 관성질량의 속도를 높이기 위해 출력축의 토크가 사용되는 것을 의미하며, 이와 같이 출력축으로부터 제2입력축으로 전달되는 토크는 상기 제2입력축으로부터 출력축에 이르는 기어들과 같은 부품들의 백래쉬를 한쪽 방향으로 정렬시키게 된다.

상기와 같은 동기작동이 이루어지면 제2입력축은 출력축과 속도가 같아지고, 그 이후 상기 액츄에이터의 작용에 의해 슬리브가 더 이동하게 되면, 상기 슬리브가 싱크로나이저링을 넘고 키이를 넘어가면서, 슬리브가 싱크로나이저링을 밀던 가압력이 해제됨에 따라 동기상태가 붕괴되는 순간이 발생한다(T2~T3).

이후, 상기 액츄에이터의 작용에 의해 슬리브가 더 이동하면, 상기 슬리브가 상기 목표단의 클러치기어에 치합됨에 따라, 변속이 완료되게 된다(T3 이후).

그런데, 상기 동기상태가 붕괴된 동안, 상기 제2입력축은 회전에 따른 마찰저항을 무시한다면, 그대로 자유 회전하는 상태가 되어 동기된 당시의 회전속도를 유지하고 있게 되는데, 상기 출력축은 차량이 감속중이므로 그 속도가 떨어져서, 결과적으로 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합되려는 순간에는 상대적으로 제2입력축의 속도가 출력축의 속도보다 빠른 상태가 된다.

상기와 같은 상태에서 그대로 슬리브가 진행하여, 상기 클러치기어와 결합되게 되면, 이번에는 상대적으로 빠른 속도의 제2입력축이 출력축을 회전시키는 방향의 토크가 작용하면서, 상기 동기작용 시작시에 한 쪽 방향으로 정렬되었던 부품들의 백래쉬가 이번에는 그 반대 방향으로 다시 정렬되는 현상이 발생하는데, 이와 같은 현상은 결국 상기 제2입력축과 출력축 사이의 기어들과 같은 부품들이 빠른 속도로 회전하다가 부딪히면서 충격을 발생시키게 됨을 의미한다.

종래 상기한 바와 같은 과정에 의해 발생되는 변속 충격 및 소음은 차량의 정숙성을 해치며, 사용자에게 불쾌감을 주고, 차량의 상품성을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 액츄에이터로 슬리브를 작동시켜서 동기작동이 이루어지도록 하는 변속메커니즘을 탑재한 차량이 감속중, 현재 주행단 대비하여 저단의 목표단으로 변속을 수행할 때, 입력축과 출력축 사이의 부품들 사이에서 발생하는 백래쉬 등에 의한 충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 변속품질의 향상으로 차량의 정숙성과 승차감을 향상시키고, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 변속기 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 변속기 제어방법은

차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 하는 변속이 필요할 때, 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이에 1차로 동기력을 발생시키는 1차동기단계와;

상기 1차동기단계 이후, 상기 변속단기어와 출력축 사이의 동기력을 해제시키는 동기해제단계와;

상기 동기해제단계 이후 다시 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이에 2차로 동기력을 발생시키는 2차동기단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 차량의 변속기 제어방법은

차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 하는 변속이 이루어질 때, 상기 목표단의 클러치기어와 출력축 사이에 동기력을 발생시켜서 최종적으로 치합이 이루어지는 과정 중에서, 일시적으로 상기 동기력이 해제되는 동기해제단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 액츄에이터로 슬리브를 작동시켜서 동기작동이 이루어지도록 하는 변속메커니즘을 탑재한 차량이 감속중, 현재 주행단 대비하여 저단의 목표단으로 변속을 수행할 때, 입력축과 출력축 사이의 부품들 사이에서 발생하는 백래쉬 등에 의한 충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 변속품질의 향상으로 차량의 정숙성과 승차감을 향상시키고, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 DCT를 탑재한 차량의 감속시 다운 쉬프트가 이루어지는 과정을 설명한 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 변속기 제어방법을 예시한 순서도,
도 3은 도 2의 제어방법에 따른 변속과정을 설명한 그래프이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 차량의 변속기 제어방법의 실시예는 차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 하는 변속이 필요할 때, 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이에 1차로 동기력을 발생시키는 1차동기단계(S10)와; 상기 1차동기단계(S10) 이후, 상기 변속단기어와 출력축 사이의 동기력을 해제시키는 동기해제단계(S20)와; 상기 동기해제단계(S20) 이후 다시 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이에 2차로 동기력을 발생시키는 2차동기단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 하는 변속이 이루어질 때, 상기 목표단의 클러치기어와 출력축 사이에 동기력을 발생시켜서 최종적으로 치합이 이루어지는 과정 중에서, 일시적으로 상기 동기력이 해제되는 동기해제단계(S20)를 포함하여 구성됨으로써, 상기 1차동기단계(S10)에서 발생하게 되는 입력축과 출력축 사이의 백래쉬 정렬 상태를 상기 동기해제단계(S20)와 2차동기단계(S30)에 의해 그 반대 방향으로 부드럽게 재정렬되도록 함으로써, 종래 백래쉬의 방향 전환에 따른 변속충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

참고로, 도 3은 제1입력축과 제2입력축이 구비되어 있는 DCT의 변속과정을 도시한 것으로, 변속되어야 할 목표단은 2단이며, 상기 목표단에 연결되는 입력축은 제2입력축을 말하는 바, 본 발명에서 언급되는 입력축을 도 3의 상황에 비추어 보면 제2입력축에 해당된다.

본 실시예에서 상기 1차동기단계(S10)는 액츄에이터를 제어하여 상기 목표단의 슬리브를 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 직선이동시키는 과정을 포함하여 이루어지고, 상기 동기해제단계(S20)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 클러치기어로부터 멀어지는 방향으로 상기 슬리브를 후퇴시키는 과정을 포함하여 이루어지며, 상기 2차동기단계(S30)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 슬리브를 다시 상기 클러치기어를 향해 직선이동시킴에 의해 이루어진다.

참고로, 본 실시예에서 전제로 하고 있는 변속기의 동기장치는 슬리브의 직선이동에 의해 싱크로나이저링이 클러치기어 쪽으로 가압되면서 동기작용이 발생되고, 슬리브가 상기 싱크로나이저링을 넘어서서 상기 클러치기어에 치합되면 변속이 완료되며, 상기 클러치기어는 목표단의 변속단기어와 일체로 되어 있어서, 동력은 상기 슬리브의 중심에 위치한 허브로부터 상기 슬리브 및 클러치기어를 통해 상기 변속단기어로 연결되는 메커니즘을 가지고 있으며, 상기 액츄에이터는 변속기컨트롤러에 의해 상기 슬리브를 직선이동시킬 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서, 상기 1차동기단계(S10)는 상기 슬리브를 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 직선이동시키는 제1서브단계(S11) 및 상기 슬리브의 위치를 일정한 범위 내로 유지시키는 제2서브단계(S12)로 이루어진다.

상기 제1서브단계(S11)는 도 3의 T0 ~ T1’ 동안, 시간의 경과에 따라 상기 슬리브의 변위를 선형적으로 증가시켜서 이루어지며, 상기 제2서브단계(S12)는 T1’ ~ T2 동안 상기 목표단의 슬리브와 클러치기어 사이에 동기력이 발생하는 범위 내에서 상기 슬리브의 위치를 유지시켜서 이루어진다.

상기 제2서브단계(S12)에서, 상기 슬리브의 위치는 일정한 상태로 고정하도록 제어할 수도 있고, 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 동기력이 발생하는 상한치(L_sync_max)와 하한치(L_sync_min)를 두고, 상기 슬리브의 위치(L_sync)를 그 내부에 위치하도록 제어하는 방법이 사용될 수도 있을 것이다.

상기 동기해제단계(S20)는 도 3의 T2 내지 T3의 범위에 해당하는 바, 상기 1차동기단계(S10)에 의해 발생된 동기력으로 상기 목표단의 변속단기어를 통한 상기 출력축과 입력축 사이의 동기작용이 발생하여, 상기 입력축 회전속도가 소정의 목표회전속도에 도달하면 개시된다.

상기 소정의 목표회전속도는 시간의 경과에 따라 선형적으로 감소하는 출력축 회전수에 따라 설정되는 것이 바람직할 것이다.

즉, 상기 입력축의 회전속도가 상기 1차동기단계(S10)에 의해 상기 출력축의 회전속도를 향해 선형적으로 점차 증가하여, 상기 출력축의 회전속도와 같아지게 될 때의 회전속도를 상기 목표회전속도로 하고, 상기 입력축의 회전속도가 상기 목표회전속도에 이르면, 상기 동기해제단계(S20)를 수행하는 것이다.

상기 동기해제단계(S20)는 도 3의 T2 ~ T2’와 같이, 상기 목표단의 슬리브와 클러치기어 사이에 동기력이 발생하는 범위를 벗어나도록 상기 슬리브를 후퇴시키는 제3서브단계(S21)에 의해 개시되고, T2’ ~ T3동안 상기 후퇴된 슬리브의 위치를 유지하는 제4서브단계(S22)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 입력축의 회전속도가 상기 목표회전속도에 이르면, 상기 제3서브단계(S21)에 의해 상기 슬리브를 후퇴하여, 동기력이 발생하지 않는 상태로 함으로써, 동기상태를 해제하고, 그 상태를 상기 제4서브단계(S22) 동안 유지하도록 하는 것이다.

상기 제4서브단계(S22)는 상기 입력축과 출력축의 회전속도 차이가, 상기 1차동기단계(S10) 수행시에 한 쪽 방향으로 정렬되었던 상기 입력축과 출력축 사이 부품들의 백래쉬를 2차동기단계(S30)에 의해 반대방향으로 정렬시킬 수 있는 크기로 벌어질 때까지로 정해지는 소정시간 동안 지속되도록 한다.

즉, 상기 1차동기단계(S10)의 수행시에는 출력축의 회전속도가 상기 목표단의 변속단기어를 통한 입력축의 회전속도보다 빠르므로, 상기 출력축이 상기 입력축을 회전시키는 방향으로, 상기 입력축으로부터 출력축에 이르는 부품들, 예컨대 목표단에 관련된 동기장치의 허브, 슬리브, 클러치기어, 변속단기어 등과 같은 부품들 사이의 백래쉬가 정렬되게 되는데, 이러한 백래쉬 정렬상태가 상기 동기해제단계(S20) 및 2차동기단계(S30)에 의해 반대 방향으로 정렬되게 되며, 이러한 백래쉬 정렬상태의 전환을 일으킬 수 있는 정도의 상기 입력축과 출력축 사이의 속도차를 상기 제4서브단계(S22)의 소정시간에 의해 확보하도록 하는 것이다.

즉, 상기 동기해제단계(S20)가 수행되면, 상기 출력축 회전속도와 같아졌던 상기 입력축은 자체적인 회전마찰저항 이외에는 다른 영향 없이 자유회전하는 상태로 남고, 상기 출력축은 차량의 감속에 따라 점차 회전속도가 떨어지게 되어, 상기 입력축과 출력축의 회전속도 차이가 발생하게 되며, T3 이후(도 3에서 엄밀히는 T2” 이후) 상기 2차동기단계(S30)가 수행되면, 상기 슬리브가 서서히 다시 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 이동하면서 상기 출력축과 입력축 사이의 동기가 이루어지기 시작하는데, 이때에는 상기 입력축의 회전속도가 상기 출력축 회전속도보다 빠르므로, 상기 1차동기단계(S10)에서의 백래쉬 정렬방향과는 반대방향의 토크가 작용하면서, 상기 입력축이 출력축을 구동하는 방향으로 관련 부품들의 백래쉬 정렬이 이루어지게 되므로, 결과적으로 상기 1차동기단계(S10)에서 한 쪽 방향으로 정렬되었던 부품들의 백래쉬가 그 반대방향으로 정렬되게 되는 것이다.

상기와 같이 2차동기단계(S30)가 수행되어 종국적으로 상기 슬리브가 상기 목표단의 클러치기어와 완전히 치합이 이루어지게 되면, 변속이 완료되게 되며, 이후에는 동력이 상기 입력축으로부터 상기 출력축으로 전달되게 되므로, 관련부품들의 백래쉬 정렬상태가 그대로 유지된 상태에서 동력 전달이 이루어지게 되므로, 종래 관련부품들의 백래쉬 정렬상태 변화에 의한 변속 충격이나 소음 등은 발생하게 않게 되는 것이다.

물론, 상기 2차동기단계(S30)에서 상기 슬리브를 조작하는 속도 및 조작력은 또 다른 백래쉬의 발생이나 기어 충돌 등을 발생시키지 않을 정도로 적절히 설정되는 바, 실험이나 해석 등에 의해 적절한 수준으로 설정될 수 있을 것이다.

S10; 1차동기단계
S11; 제1서브단계
S12; 제2서브단계
S20; 동기해제단계
S21; 제3서브단계
S22; 제4서브단계
S30; 2차동기단계

Claims (12)

1. 차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 하는 변속이 필요할 때, 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이에 1차로 동기력을 발생시키는 1차동기단계(S10)와;
   상기 1차동기단계(S10) 이후, 상기 변속단기어와 출력축 사이의 동기력을 해제시키는 동기해제단계(S20)와;
   상기 동기해제단계(S20) 이후 다시 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이에 2차로 동기력을 발생시키는 2차동기단계(S30);
   를 포함하여 구성되며,
   상기 1차동기단계(S10)는 액츄에이터를 제어하여 상기 목표단의 슬리브를 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 직선이동시키는 과정을 포함하여 이루어지고;
   상기 동기해제단계(S20)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 클러치기어로부터 멀어지는 방향으로 상기 슬리브를 후퇴시키는 과정을 포함하여 이루어지며;
   상기 2차동기단계(S30)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 슬리브를 다시 상기 클러치기어를 향해 직선이동시킴에 의해 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기해제단계(S20)는 상기 1차동기단계(S10)에 의해 발생된 동기력으로 상기 목표단의 변속단기어를 통한 상기 출력축과 입력축 사이의 동기작용이 발생하여, 상기 입력축 회전속도가 소정의 목표회전속도에 도달하면 개시되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 소정의 목표회전속도는 시간의 경과에 따라 선형적으로 감소하는 출력축 회전수에 따라 설정되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 1차동기단계(S10)는 상기 슬리브를 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 직선이동시키는 제1서브단계(S11) 및 상기 슬리브의 위치를 일정한 범위 내로 유지시키는 제2서브단계(S12)로 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1서브단계(S11)는 시간의 경과에 따라 상기 슬리브의 변위를 선형적으로 증가시켜서 이루어지며, 상기 제2서브단계(S12)는 상기 목표단의 슬리브와 클러치기어 사이에 동기력이 발생하는 범위 내에서 상기 슬리브의 위치를 유지시켜서 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기해제단계(S20)는
   상기 목표단의 슬리브와 클러치기어 사이에 동기력이 발생하는 범위를 벗어나도록 상기 슬리브를 후퇴시키는 제3서브단계(S21)에 의해 개시되고;
   상기 후퇴된 상태의 슬리브를 일정하게 유지하는 제4서브단계(S22);
   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제4서브단계(S22)는 입력축과 출력축의 회전속도 차이가, 상기 1차동기단계(S10) 수행시에 한 쪽 방향으로 정렬되었던 입력축과 출력축 사이 부품들의 백래쉬를
   2차동기단계(S30)에 의해 반대방향으로 정렬시킬 수 있는 크기로 벌어질 때까지 지속되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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