KR101538228B1

KR101538228B1 - 기어 변속 시스템 및 그것의 기어 변속 방법

Info

Publication number: KR101538228B1
Application number: KR1020130132732A
Authority: KR
Inventors: 최철환
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2015-07-20
Also published as: KR20150051384A

Abstract

본 발명은 전기모터를 이용하여 기어 변속을 수행하는 경우에 전기모터에 의해 구동되어 기어 변속을 진행하는 싱크로나이저의 손상을 방지하도록 하는 기어 변속 시스템 및 그것의 기어 변속 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 변속기를 구비하는 기어 변속 시스템으로서, 상기 싱크로나이저의 위치를 검출하여 해당 위치 검출 정보를 제어부에 출력하는 위치센서와; 상기 전기모터를 구동하여 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 구동을 위한 구동력을 발생하되 상기 위치센서로부터 입력되는 상기 싱크로나이저의 위치 검출 정보에 의거하여 변속 진행 구간을 파악하고 상기 변속 진행 구간에 대응하여 상기 싱크로나이저 작동을 위한 상기 전기모터의 구동력 발생을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 해제 구간에 있음을 확인한 후, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하고, 중립 구간 및 동기화 구간에서 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저에 상기 변속 구동력(I_shift)을 일정하게 가하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터를 장착하여서 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 기어 변속을 수행하는 경우에 싱크로나이저에 의한 변속 진행 구간에 대응하여 전기모터의 구동력을 효율적으로 제어함으로써 싱크로나이저의 손상을 방지하게 된다.

Description

기어 변속 시스템 및 그것의 기어 변속 방법{Gear Transmission System and Gear Transmission Method of the Same}

본 발명은 기어 변속에 관한 것으로, 특히 전기모터를 이용하여 기어 변속을 수행하는 경우에 전기모터에 의해 작동되어 기어 변속을 진행하는 싱크로나이저의 손상을 방지하도록 하는 기어 변속 시스템 및 그것의 기어 변속 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전진 또는 후진으로의 방향 전환이 가능함과 아울러 복수 단으로변속 가능한 기어 변속기를 구비하는 트랙터 등의 작업차량에서는 원하는 속도와 방향으로 변속하기 위하여 복수의 변속 기어쌍을 이용한다.

최근에는 운전자의 편리한 기어 변속을 위하여 운전자의 지시에 따라 전기모터를 이용하여 변속 레일을 조작하는 방식으로 자동 기어 변속을 수행하는 기어 변속기가 각종 작업차량에 적용되고 있다.

이와 같은 기어 변속 장치로서, 도 1에 예시한 바와 같이, 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터(10)를 장착하여 변속기 자체의 큰 변경 없이 용이하게 자동 변속이 가능한 기어 변속기가 사용되고 있다.

도 1에서, 전기모터(10)는 운전자의 지시에 따라 변속을 위한 구동력을 발생하여 레일(15)을 구동하고, 레일(15)은 전기모터(10)에 의해 구동되어 포크(20)를 도면상의 좌우 방향으로 구동시켜 구동력을 전달하고, 포크(20)는 레일(15)로부터 가해지는 구동력에 의해 구동되어 싱크로나이저(25)를 도면상 좌우 직선 방향으로 밀어줌으로써, 싱크로나이저(25)가 회전축에 기어 1(30) 또는 기어 2(35)를 연결시켜 변속하되 통상적인 기구 작동에 의해 변속 대상 기어 사이의 속도 동기화를 시킨 후에 기어를 연결시켜 변속한다.

즉, 이와 같은 동기 치합 방식의 기계식 수동 기어 변속기는 전기모터(10)에 의해 레일(15)을 작동하여 포크(20)에 구동력을 가하여서 포크(20)를 도면상 좌우 방향으로 구동하면, 싱크로나이저(25)가 해당 구동력 방향으로 이송되어 상대 운동을 하는 기어와 속도 동기화를 시켜서 일정 속도 도달 후에 변속 슬리브가 일정한 속도 범위를 갖는 구동 기어에 맞물리게 함으로써 동력 전달이 이루어지게 한다.

도 2는 싱크로나이저(25)를 구동하여 기어 변속하는 과정을 예시한 것이다. 도 2에 예시한 바와 같이, 싱크로나이저(25)를 구동하여 기어 1로부터 기어 2로 변속하는 경우, 모터 기동 구간에서 포크(20)에 전기모터(10)의 구동력이 가해지면 싱크로나이저(25)가 기어 1에서 빠지는 기어 해제 구간을 거쳐서 중립 상태를 거친다. 중립 상태 후에 동기화 구간에서, 변속 대상 기어에 대한 속도 동기화가 신속히 이루어지면 상태 1과 같이 기어 2로의 변속이 빠르게 이루어지지만, 변속 대상 기어에 대한 상대 속도가 빠르거나 동력 전달 부하가 크면 상태 2와 같이 지연되어서 기어 2로의 기어 변속이 이루어진다,

종래의 변속기는 상술한 바와 같이 전기모터(10)의 구동력으로 싱크로나이저(25)를 구동하여 변속하는 경우에, 동기화 구간에서 동기화 시간을 단축하기 위하여 전기모터(10)에 의해 싱크로나이저(25)에 무리하게 구동력을 가하여서 기어 변속을 진행함에 기인하여 싱크로나이저(25)의 마모 또는 파손을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터를 장착하여서 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 기어 변속을 수행하는 경우에 싱크로나이저에 의한 변속 진행 구간에 대응하여 전기모터의 구동력을 효율적으로 제어함으로써 싱크로나이저의 손상을 방지하도록 하는 기어 변속 시스템 및 그것의 기어 변속 방법을 제공함에 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 변속기를 구비하는 기어 변속 시스템으로서, 상기 싱크로나이저의 위치를 검출하여 해당 위치 검출 정보를 제어부에 출력하는 위치센서와; 상기 전기모터를 구동하여 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 구동을 위한 구동력을 발생하되 상기 위치센서로부터 입력되는 상기 싱크로나이저의 위치 검출 정보에 의거하여 변속 진행 구간을 파악하고 상기 변속 진행 구간에 대응하여 상기 싱크로나이저 작동을 위한 상기 전기모터의 구동력 발생을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 해제 구간에 있음을 확인한 후, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하고, 중립 구간 및 동기화 구간에서 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저에 상기 변속 구동력(I_shift)을 일정하게 가하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 기어 변속 시스템에 의하면, 제어부는 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 모터 기동 구간 이내임을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 미리 설정된 최대 구동력(I_max)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동한다.

그리고, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템에 의하면, 상기 제어부는 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 변속 구간 경과 후임을 확인하면, 변속 종료된 것으로 판단하여 상기 전기모터의 가동을 중지시킨다.

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아울러, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템에 의하면, 상기 제어부는, 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait) 동안 상기 기어 변속 구간에 진입하지 않음을 확인하면, 상기 변속 구동력(I_shift)을 미리 설정한 증분 구동력(I_delta)까지 순차로 증가시킨다.

그리고, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템에 의하면, 상기 제어부는, 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 상기 동기화 구간에 진입한 후 상기 대기 시간(T_wait)을 경과하여 미리 설정된 한계 시간(T_limit)에 도달한 상태에서 상기 기어 변속 구간에 진입하지 않았음을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저를 작동하여 중립 상태로 복귀시킨 후, 다시 동기화 구간에서 상기 전기모터의 구동에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 상기 싱크로나이저에 가한다.

한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 변속기를 구비하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법으로서, 제어부가, 상기 싱크로나이저의 작동에 의한 변속 제어가 시작되는 경우에, 상기 전기모터의 구동력을 파악함과 아울러 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치를 파악하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 해제 구간 이내임을 확인한 후, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하고, 중립 구간 및 동기화 구간에서 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저에 상기 변속 구동력(I_shift)을 일정하게 가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법에 의하면, 상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait)이 경과 하였음을 확인하면, 상기 변속 구동력(I_shift)을 미리 설정된 증분 구동력(I_delta)까지 순차로 증가시키며 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저를 작동하는 단계;를 더 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법에 의하면, 상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 상기 동기화 구간에 진입한 후 상기 대기 시간(T_wait)을 경과하여 미리 설정된 한계 시간(T_limit)에 도달한 상태에서 상기 기어 변속 구간에 진입하지 않았음을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저를 작동하여 중립 상태로 복귀시킨 후, 다시 동기화 구간에서 상기 전기모터의 구동에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하는 단계;를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법에 의하면, 상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 변속 구간 경과 후임을 확인하면, 변속 종료된 것으로 판단하여 상기 전기모터의 가동을 중지시키는 단계;를 더 포함한다. 아울러, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법에 의하면, 상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 모터 기동 구간 이내임을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 미리 설정된 최대 구동력(I_max)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하는 단계;를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터를 장착하여서 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 기어 변속을 수행하는 경우에 싱크로나이저에 의한 변속 진행 구간에 대응하여 전기모터의 구동력을 효율적으로 제어함으로써 싱크로나이저의 손상을 방지하게 된다.

도 1은 기계식 수동 기어 변속기(동기 치합식)에 전기모터를 장착하여 구동하는 기어 변속기를 예시한 구도조이다.
도 2는 종래의 전기모터 구동에 의한 기계식 수동 기어 변속기(동기 치합식)에서의 기어 변속을 설명하기 위하여 예시한 변속 진행도 이다,
도 3은 본 발명에 따른 기어 변속 시스템을 예시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기어 변속 시스템에서의 기어 변속을 설명하기 위하여 예시한 변속 진행도 이다.
도 5는 본 발명에 따른 기어 변속 시스템에 의한 기어 변속 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명은 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터를 장착하여서 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 기어 변속을 수행하는 경우에 싱크로나이저에 의한 변속 진행 구간에 대응하여 전기모터의 구동력을 효율적으로 제어함으로써 싱크로나이저의 손상을 방지하도록 구현된다.

이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 기어 변속 시스템은 도 3에 예시한 바와 같이 이루어진다. 본 발명에 따른 기어 변속 시스템(100)은, 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터(70)를 장착하여, 전기모터(70)에 의해 레일(71)을 작동하여 포크(72)에 구동력을 가하여서 포크(72)를 도면상 좌우 방향으로 구동함으로써 싱크로나이저(73)를 해당 구동력 방향으로 이송하여서 상대 운동을 하는 기어와 상술한 바와 같이 통상적인 기구 작동에 의해 속도 동기화를 시켜서 일정 속도 도달 후에 변속 슬리브가 일정한 속도 범위를 갖는 구동 기어에 기어 1(75) 또는 기어 2(76)를 맞물리게 하여서 기어 변속하도록 이루어진다.

아울러, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템(100)은 싱크로나이저(73)의 위치를 검출하여 해당 위치 검출 정보를 제어부(50)에 출력하는 위치센서(60)와, 전기모터(70)를 구동하여 전기모터(70)에 의해 싱크로나이저(73)의 구동을 위한 구동력을 발생하되 위치센서(60)로부터 입력되는 싱크로나이저(73)의 위치 검출 정보에 의거하여 변속 진행 구간을 파악하고 해당 변속 진행 구간에 대응하여 전기모터(70)의 구동력 발생을 제어하는 제어부(50)를 구비한다.

그리고, 전기모터(70)는 내부에 구동센서를 구비하여 자체에서 생성되는 구동력에 대응하는 구동검출 신호를 제어부(50)에 입력함으로써, 제어부(50)로 하여금 전기모터(70)에서 생성되는 구동력을 확인할 수 있게 한다.

이에, 제어부(50)는 전기모터(70)를 구동하여 전기모터(70)에 의해 싱크로나이저(73)의 구동을 위한 구동력을 발생하는 경우에, 전기모터(70)로부터 입력되는 구동검출 신호에 의거하여 전기모터(70)에서 생성되는 구동력을 확인하면서 설정된 목표 구동력에 도달하도록 전기모터(70)를 제어한다.

제어부(50)는 사용자의 지시에 따라 전기모터(70)를 구동하여 레일(71) 및 포크(72)를 작동시킴으로써 전기모터(70)에 의해 싱크로나이저(73)를 구동하여 변속을 진행하는 경우에, 위치센서(60)를 통해 확인되는 싱크로나이저(73)가 위치한 변속 진행 구간에 대응하여 전기모터(70)의 구동력을 효율적으로 제어함으로써 싱크로나이저(73)의 손상을 방지한다.

도 4는 본 발명에 따른 기어 변속 시스템(100)에서의 기어 변속을 설명하기 위하여 예시한 변속 진행도로서, 도 4의 상단에 도시된 것은 싱크로나이저(73)의 위치에 의한 변속 진행 구간을 예시한 것이며, 도 4의 하단에 도시된 것은 변속 진행 구간에 대응하는 전기모터(70)의 구동력 제어를 예시한 것이다.

도 4에 예시한 바와 같이, 기어 1에서 기어 2로 변속하는 경우에, 제어부(50)는 위치센서(60)를 통해 싱크로나이저(73)의 위치를 검출하여 싱크로나이저(73)의 위치가 모터 기동 구간에 있음을 확인하면, 변속 시간을 단축하기 위하여 해당 모터 기동 구간에서 전기모터(70)를 빠르게 구동하여 전기모터(70)에 의해 미리 설정된 최대 구동력(I_max)을 발생하여서 해당 최대 구동력(I_max)으로 싱크로나이저(73)를 작동한다.

모터 기동 구간 경과 후에, 제어부(50)는 전기모터(70)에 의해 싱크로나이저(73)의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 일정한 변속 구동력(I_shift)을 발생하여서 전기모터(70)에 의해 해당 일정한 변속 구동력(I_shift)을 싱크로나이저(73)에 가하는 상태에서, 위치센서(60)를 통해 싱크로나이저(73)의 위치를 검출하여 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 해제 구간 및 중립 구간을 거쳐서 동기화 구간에 진입함을 확인한다.

제어부(50)는 싱크로나이저(73)의 위치가 동기화 구간에 진입한 상태에서도, 마찬가지로 전기모터(70)에 의해 일정한 변속 구동력(I_shift)을 계속 발생하여 포크(72)를 통해 싱크로나이저(73)에 해당 일정한 변속 구동력(I_shift)을 가함으로써, 해당 동기화 구간에서 싱크로나이저(73)에 너무 강한 구동력을 가함에 기인한 싱크로나이저(73)의 파손을 방지하거나, 해당 동기화 구간에서 싱크로나이저(73)에 약한 구동력을 가함에 기인한 변속 시간의 지연을 방지한다.

이와 같이 싱크로나이저(73)에 일정한 변속 구동력(I_shift)을 가하여 동기화 구간에서 변속 대상 기어에 대한 속도 동기화가 신속히 이루어지는 경우 도 4에 표시된 상태 A와 같이 기어 변속이 바로 이루어지며, 이에 따라 제어부(50)는 위치센서(60)를 통해 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 변속 구간 경과 후임을 검출하여 전기모터(70)의 가동을 중지시켜 전기모터(70)에 의한 구동력 발생을 중지하고서 변속을 완료한다.

그러나, 싱크로나이저(73)에 일정한 변속 구동력(I_shift)을 가하여 동기화 구간에서 기어의 상대 운동 속도가 빠르거나 동력 전달 부하가 커서 변속 대상 기어에 대한 동기화가 지연되는 경우 도 4에 표시된 상태 B와 같이 기어 변속이 늦어지게 되는데, 이때 제어부(50)는 해당 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait) 동안 상태 A와 마찬가지로 전기모터(70)에 의해 일정한 변속 구동력(I_shift)을 싱크로나이저(73)에 가하며, 해당 대기 시간(T_wait)이 경과 하여도 위치센서(60)를 통해 싱크로나이저(73)가 기어 변속 구간에 진입하지 않음을 확인하면 미리 설정된 증분 구동력(I_delta)(증분 구동력(I_delta)은 일정한 변속 구동력(I_shift) 보다 크고 최대 구동력(I_max)보다 작게 설정)으로 증가시키되, 일정한 변속 구동력(I_shift)을 증분 구동력(I_delta)까지 순차로 증가시켜, 서서히 전기모터(70)에 의해 구동력을 증가시켜서 도 4의 점선 원으로 표시된 영역(ZB)과 같이 싱크로나이저(73)에 구동력을 서서히 증가시켜 가함으로써 기어 변속을 진행한다. 이와 같이 기어 변속을 진행하고서 제어부(50)는 위치센서(60)를 통해 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 변속 구간 경과 후임을 검출하면 전기모터(70)의 가동을 중지시켜 전기모터(70)에 의한 구동력 발생을 중지하고서 변속을 완료한다.

또한, 본 발명에 따른 기어 변속 시스템(100)은 동기화 구간에 대기 시간(T_wait) 보다 긴 시간에 해당하는 한계 시간(T_limit)을 추가로 미리 설정하여서 변속 제어를 진행할 수도 있다.

이때, 제어부(50)는 대기 시간(T_wait)을 경과하여 전기모터(70)에 의해 구동력을 증분 구동력(I_delta)으로 서서히 증가시키는 상태에서 한계 시간(T_limit)에 도달하여도 기어 변속 구간에 진입하지 않는 경우, 전기모터(70)에 의해 포크(72)를 구동하여 싱크로나이저(73)를 중립 상태로 복귀시킨 후, 다시 동기화 구간에서 전기모터(70)의 구동에 의해 일정한 변속 구동력(I_shift)을 싱크로나이저(73)에 가하여 변속을 진행함으로써, 기어 체결이 원활히 이루어지지 않음에 기인한 싱크로나이저(73) 및 기어 파손을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같은 기능을 구비하는 본 발명의 기어 변속 시스템(100)은 기어 변속을 수행하는 경우에 도 5에 예시한 바와 같이 수행한다.

먼저, 기어 변속 시스템(100)의 제어부(50)는 사용자의 지시에 따라 전기모터(70)를 구동하여 레일(71) 및 포크(72)를 작동시킴으로써 전기모터(70)에 의해 싱크로나이저(73)를 구동하여 변속 제어를 시작하는 경우에(S110), 전기모터(70)로부터 입력되는 구동검출 신호에 의거하여 전기모터(70)에서 생성되는 구동력을 파악함과 아울러 위치센서(60)를 통해 싱크로나이저(73)의 위치를 파악한다(S111).

그리고, 제어부(50)는 싱크로나이저(73)의 위치가 모터 기동 구간 이내인지를 판단하고(S112), 싱크로나이저(73)의 위치가 모터 기동 구간 이내인 것으로 판단되면, 변속 시간을 단축하기 위하여 해당 모터 기동 구간에서 전기모터(70)를 빠르게 구동하여 전기모터(70)에 의해 미리 설정된 최대 구동력(I_max)을 발생하여서 해당 최대 구동력(I_max)으로 싱크로나이저(73)를 작동한 후(S113), S111로 귀환한다.

또한, 제어부(50)는 S112에서 싱크로나이저(73)의 위치가 모터 기동 구간 이내가 아닌 것으로 판단되면, 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 해제 구간 이내인지를 판단하고(S114), 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 해제 구간 이내인 것으로 판단되면, 전기모터(70)에 의해 싱크로나이저(73)의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 일정한 변속 구동력(I_shift)을 발생하여서 해당 일정한 변속 구동력(I_shift)을 싱크로나이저(73)에 가한 후(S115), S111로 귀환한다.

그리고, 제어부(50)는 S114에서 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 해제 구간 이내가 아닌 것으로 판단되면, 싱크로나이저(73)의 위치가 동기화 구간 이내인지를 판단하고(S116), 싱크로나이저(73)의 위치가 동기화 구간 이내인 것으로 판단되면, 해당 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait)이 경과 하였는지를 판단한다(S117).

제어부(50)는 S117에서 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait)이 경과 하지 않은 것으로 판단되면, 상술한 S115로 진행하여 처리 수행한다.

그리고, 제어부(50)는 S117에서 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait)이 경과 한 것으로 판단되면, 미리 설정된 증분 구동력(I_delta)으로 증가시키되, 일정한 변속 구동력(I_shift)을 증분 구동력(I_delta)까지 순차로 증가시킴으로써(S118), 서서히 전기모터(70)에 의해 구동력을 증가시켜서 도 4의 점선 원으로 표시된 영역(ZB)과 같이 싱크로나이저(73)에 구동력을 서서히 증가시켜 가한다.

또한, 제어부(50)는 S116에서 싱크로나이저(73)의 위치가 동기화 구간 이내가 아닌 것으로 판단되면, 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 변속 구간 경과 후인지를 판단하고(S119), 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 변속 구간 경과 후가 아닌 것으로 판단되면 상술한 S117로 진행하여 처리 수행하며, 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 변속 구간 경과 후인 것으로 판단되면 전기모터(70)의 가동을 중지시켜 전기모터(70)에 의한 구동력 발생을 중지하고서 변속을 완료한다(S120).

즉, 제어부(50)는 S110에서 싱크로나이저(73)의 구동에 의한 변속 제어가 시작되는 경우에, S111에서 전기모터(70)의 구동력을 파악함과 아울러 싱크로나이저(73)의 위치를 파악하고, S112에서 싱크로나이저(73)의 위치가 모터 기동 구간 이내임을 확인하면, S113에서 변속 시간을 단축하기 위하여 해당 모터 기동 구간에서 전기모터(70)를 빠르게 구동하여 전기모터(70)에 의해 미리 설정된 최대 구동력(I_max)을 발생하여서 해당 최대 구동력(I_max)으로 싱크로나이저(73)를 작동한다.

그리고, 제어부(50)는 S114에서 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 해제 구간 이내임을 확인하는 경우, S115에서 전기모터(70)에 의해 싱크로나이저(73)의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 일정한 변속 구동력(I_shift)을 발생하여서 해당 일정한 변속 구동력(I_shift)을 싱크로나이저(73)에 가한다.

또한, 제어부(50)는 S116에서 싱크로나이저(73)의 위치가 동기화 구간 이내임을 확인하는 경우, S117에서 동기화 구간 진입 후 설정된 대기 시간(T_wait)이 경과 되었음을 확인하기 전 까지는 전기모터(70)에 의해 발생한 일정한 변속 구동력(I_shift)을 싱크로나이저(73)에 가하고, 해당 동기화 구간 진입 후 설정된 대기 시간(T_wait)이 경과 되었음을 확인한 후에는 S118에서 일정한 변속 구동력(I_shift)을 증분 구동력(I_delta)까지 순차로 증가시킴으로써, 도 4의 점선 원으로 표시된 영역(ZB)와 같이 싱크로나이저(73)에 구동력을 서서히 증가시켜 가하여 변속을 진행한다.

아울러, 제어부(50)는 S119에서 싱크로나이저(73)의 위치가 기어 변속 구간 경과 후임을 확인하는 경우 변속 종료된 것으로 판단하여 전기모터(70)의 가동을 중지시켜 전기모터(70)에 의한 구동력 발생을 중지하고서 변속을 완료한다.

한편, 기어 변속 시스템(100)의 제어부(50)는 동기화 구간에 대기 시간(T_wait) 보다 긴 시간에 해당하는 한계 시간(T_limit)을 추가로 미리 설정하여서 변속 제어를 진행할 수도 있다. 이때는, 대기 시간(T_wait)을 경과하여 전기모터(70)에 의해 구동력을 증분 구동력(I_delta)으로 서서히 증가시키는 상태에서 기어 변속 구간에 진입하지 않는 경우, 상술한 S117의 수행과 병행하여, 한계 시간(T_limit)에 도달하였는지를 판단하여서 해당 한계 시간(T_limit)에 도달하였으면, 전기모터(70)에 의해 포크(72)를 구동하여 싱크로나이저(73)를 중립 상태로 복귀시키는 처리를 추가로 수행하고서, 상술한 S116으로 진행하여 다시 동기화 구간에서 전기모터(70)의 구동에 의해 대기 시간(T_wait) 동안에 일정한 변속 구동력(I_shift)을 싱크로나이저(73)에 가하여 변속을 진행함으로써, 기어 체결이 원활히 이루어지지 않음에 기인한 싱크로나이저(73) 및 기어 파손을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전기모터(70)를 이용하여 기어 변속을 수행하는 경우에 제어부(50)가 위치센서(60)를 통해 확인한 싱크로나이저(73)에 의한 변속 진행 구간에 대응하여 싱크로나이저(73)에 가해지는 전기모터(70)의 구동력을 효율적으로 제어함으로써 싱크로나이저(73)의 손상을 방지하게 된다.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.

본 발명은 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터를 장착하여서 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 기어 변속을 수행하는 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 기어 변속기에 전기모터를 장착하여서 전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 기어 변속을 수행하는 경우에 싱크로나이저에 의한 변속 진행 구간에 대응하여 전기모터의 구동력을 효율적으로 제어함으로써 싱크로나이저의 손상을 방지하게 된다.

50; 제어부 60; 위치센서
70; 전기모터 71; 레일
72; 포크 73; 싱크로나이저
75, 76; 기어 100; 기어 변속 시스템

Claims

전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 변속기를 구비하는 기어 변속 시스템으로서,
상기 싱크로나이저의 위치를 검출하여 해당 위치 검출 정보를 제어부에 출력하는 위치센서와;
상기 전기모터를 구동하여 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 구동을 위한 구동력을 발생하되 상기 위치센서로부터 입력되는 상기 싱크로나이저의 위치 검출 정보에 의거하여 변속 진행 구간을 파악하고 상기 변속 진행 구간에 대응하여 상기 싱크로나이저 작동을 위한 상기 전기모터의 구동력 발생을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 해제 구간에 있음을 확인한 후, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하고, 중립 구간 및 동기화 구간에서 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저에 상기 변속 구동력(I_shift)을 일정하게 가하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
제1항에 있어서,
제어부는 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 모터 기동 구간 이내임을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 미리 설정된 최대 구동력(I_max)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait) 동안 상기 기어 변속 구간에 진입하지 않음을 확인하면, 상기 변속 구동력(I_shift)을 미리 설정한 증분 구동력(I_delta)까지 순차로 증가시키는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 상기 동기화 구간에 진입한 후 상기 대기 시간(T_wait)을 경과하여 미리 설정된 한계 시간(T_limit)에 도달한 상태에서 상기 기어 변속 구간에 진입하지 않았음을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저를 작동하여 중립 상태로 복귀시킨 후, 다시 동기화 구간에서 상기 전기모터의 구동에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 상기 싱크로나이저에 가하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.
전기모터에 의해 싱크로나이저를 작동하여 동기 치합 방식으로 기어 변속하는 기계식 수동 변속기를 구비하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법으로서,
제어부가, 상기 싱크로나이저의 작동에 의한 변속 제어가 시작되는 경우에, 상기 전기모터의 구동력을 파악함과 아울러 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치를 파악하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 해제 구간 이내임을 확인한 후, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하고, 중립 구간 및 동기화 구간에서 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저에 상기 변속 구동력(I_shift)을 일정하게 가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법.
제7항에 있어서.
상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 동기화 구간에 진입한 후 미리 설정된 대기 시간(T_wait)이 경과 하였음을 확인하면, 상기 변속 구동력(I_shift)을 미리 설정된 증분 구동력(I_delta)까지 순차로 증가시키며 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저를 작동하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법.
제8항에 있어서,
상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 상기 동기화 구간에 진입한 후 상기 대기 시간(T_wait)을 경과하여 미리 설정된 한계 시간(T_limit)에 도달한 상태에서 상기 기어 변속 구간에 진입하지 않았음을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 상기 싱크로나이저를 작동하여 중립 상태로 복귀시킨 후, 다시 동기화 구간에서 상기 전기모터의 구동에 의해 상기 싱크로나이저의 정상적인 기어 변속 체결에 필요한 미리 설정된 변속 구동력(I_shift)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법.
제7항에 있어서,
상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 변속 구간 경과 후임을 확인하면, 변속 종료된 것으로 판단하여 상기 전기모터의 가동을 중지시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법.
제7항에 있어서,
상기 제어부가 상기 싱크로나이저의 위치가 모터 기동 구간 이내임을 확인하면, 상기 전기모터에 의해 미리 설정된 최대 구동력(I_max)을 발생하여 상기 싱크로나이저를 작동하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템의 기어 변속 방법.
제1항에 있어서
상기 제어부는 상기 위치센서를 통해 상기 싱크로나이저의 위치가 기어 변속 구간 경과 후임을 확인하면, 변속 종료된 것으로 판단하여 상기 전기모터의 가동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 기어 변속 시스템.