KR102535219B1

KR102535219B1 - 브레이크 액추에이터 기반 예지 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102535219B1
Application number: KR1020170146412A
Authority: KR
Inventors: 브루스 이. 크럼
Original assignee: 알리손 트랜스미션, 인크.
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2023-05-19
Also published as: US10807576B2; EP3326877B1; EP3326877A1; US20180126966A1; KR20180052094A

Abstract

차량의 제동 시스템의 브레이크 간극을 제어하는 방법은 브레이크 액추에이터, 브레이크 입력 디바이스, 및 출력 및 브레이크팩을 포함하는 크로스-드라이브 변속기를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 브레이크 입력 디바이스로부터 브레이크 입력 요청을 수신하는 단계, 브레이크팩을 인가하도록 브레이크 액추에이터를 작동하는 단계, 작동 단계 중에 제1 위치로부터 제2 위치로 브레이크 액추에이터를 이동하는 단계를 포함한다. 방법은 제1 위치로부터 제2 위치로 액추에이터의 축방향 이동을 검출하는 단계, 축방향 이동을 간극 임계치에 비교하는 단계, 및 축방향 이동이 간극 임계치를 초과할 때 제1 위치로부터 오프셋된 브레이크 액추에이터의 복귀 위치를 조정하는 단계를 또한 포함한다. 방법은 제2 위치로부터 복귀 위치로 브레이크 액추에이터의 이동을 제어하는 단계를 더 포함한다.

Description

브레이크 액추에이터 기반 예지 시스템 및 그 방법 {BRAKE ACTUATOR-BASED PROGNOSTIC SYSTEM AND METHOD THEREOF}

관련 출원

본 출원은 그 개시내용이 본 명세서에 그대로 명백히 합체되어 있는, 2016년 11월 9일 출원된 미국 가출원 제62/419,506호의 이익을 청구한다.

발명의 분야

본 발명은 변속기 시스템을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 특히 브레이크팩 간극(break pack clearance)을 조정하고 브레이크팩의 마모 한계를 식별하기 위해 브레이크 액추에이터 기반 예지 시스템(prognostic system)을 제어하는 방법에 관한 것이다.

통상의 차량 또는 공작 기계에서, 변속기 시스템은 엔진 또는 원동기로부터 차륜 또는 궤도(track)와 같은 지면 결합 기구로 토크를 전달한다. 궤도 차량에서, 예를 들어, 변속기는 궤도에 토크를 전달하여 차량 또는 기계가 전진 또는 후진 방향으로 이동하게 할 수도 있다. 차량은 차량 성능에 영향을 미치는 독립적인 제동 시스템 및 스티어링 시스템을 포함할 수도 있다. 제동 시스템은 팩을 형성하는 하나 이상의 브레이크 플레이트를 포함할 수도 있다. 시스템 성능 및 효율은 팩 내의 인접한 플레이트들 사이에 적절한 간극을 유지하고, 동작 중 또는 후에 브레이크 플레이트의 가능한 마모를 식별함으로써 제어될 수도 있다.

본 개시내용의 일 실시예에서, 차량의 제동 시스템의 브레이크 간극을 제어하는 방법은, 브레이크 액추에이터, 브레이크 입력 디바이스, 및 출력 및 브레이크팩을 포함하는 크로스-드라이브(cross-drive) 변속기를 제공하는 단계; 제동 동작을 실행하도록 브레이크 입력 디바이스로부터 브레이크 입력 요청을 수신하는 단계; 출력의 속도를 감소시키기 위해 브레이크팩을 인가하도록 브레이크 액추에이터를 작동하는 단계; 작동 단계 중에 제1 위치로부터 제2 위치로 브레이크 액추에이터를 제어가능하게 이동하는 단계로서, 제1 위치는 미인가 위치에 대응하고 제2 위치는 인가 위치에 대응하는, 제어가능하게 이동하는 단계; 제어가능하게 이동하는 단계 중에 제1 위치로부터 제2 위치로 액추에이터의 축방향 이동을 검출하는 단계; 축방향 이동을 간극 임계치에 비교하는 단계; 축방향 이동이 간극 임계치를 초과할 때 제1 위치로부터 오프셋된 브레이크 액추에이터의 복귀 위치를 조정하는 단계; 및 제2 위치로부터 복귀 위치로 브레이크 액추에이터의 이동을 제어하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 일 예에서, 검출 단계는 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때 브레이크 액추에이터의 회전의 회전수를 결정하는 단계를 포함한다. 제2 예에서, 방법은 제1 위치로부터 제2 위치로 그 이동을 제어하기 위해 브레이크 액추에이터에 전류를 송신하는 단계를 포함할 수도 있다. 제3 예에서, 방법은 제1 위치로부터 제2 위치로 그 이동을 제어하기 위해 브레이크 액추에이터에 제1 전류량을 송신하는 단계, 및 제2 위치로부터 복귀 위치로 그 이동을 제어하기 위해 브레이크 액추에이터에 제2 전류량을 송신하는 단계를 포함할 수도 있고, 제1 전류량은 제2 전류량과는 상이하다.

제4 예에서, 방법은 축방향 이동이 간극 임계치를 초과하지 않으면 제2 위치로부터 제1 위치로 브레이크 액추에이터를 제어가능하게 이동하는 단계를 포함할 수도 있다. 제5 예에서, 방법은 그 제1 위치에 대한 브레이크 액추에이터의 이동을 검출하기 위한 센서를 제공하는 단계; 및 검출 단계에 기초하여 브레이크팩 내의 간극량을 결정하는 단계를 포함할 수도 있다. 제6 예에서, 방법은 제2 위치에서 브레이크 액추에이터에 의해 브레이크팩에 인가된 압력량을 검출하는 단계; 압력량을 압력 임계치에 비교하는 단계; 및 비교 단계에 기초하여 제2 위치로 이동할 때 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 조정하는 단계를 포함할 수도 있다.

다른 예에서, 전류량을 조정하는 단계는 압력량이 압력 임계치 미만일 때 전류량을 증가시키는 단계를 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 방법은 제2 위치에서 브레이크팩에 대해 브레이크 액추에이터에 의해 인가된 힘의 양을 제어하기 위해 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 변조하는 단계를 포함할 수도 있다. 또 다른 예에서, 방법은 브레이크 입력 디바이스에 인가된 힘의 양을 감지하는 단계; 감지 단계에 기초하여 전류량을 결정하는 단계; 및 제동 동작의 실행 중에 브레이크 액추에이터에 전류량을 송신하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시내용의 다른 실시예에서, 차량의 브레이크팩의 브레이크 간극을 제어하는 방법은 제1 브레이크 액추에이터, 제2 브레이크 액추에이터, 브레이크 입력 디바이스, 및 제1 출력 및 제2 출력을 포함하는 크로스-드라이브 변속기를 제공하는 단계; 브레이크 입력 디바이스로부터 브레이크 입력 요청을 수신하는 단계; 제1 출력에 제1 브레이크 액추에이터를 그리고 제2 출력에 제2 브레이크 액추에이터를 인가하는 단계로서, 제1 브레이크 액추에이터는 그 시작 위치로부터 제1 인가 위치로 이동되고, 제2 액추에이터는 그 시작 위치로부터 제2 인가 위치로 이동되는, 인가 단계; 인가 단계 중에 제1 액추에이터의 제1 축방향 이동을 검출하는 단계; 인가 단계 중에 제2 액추에이터의 제2 축방향 이동을 검출하는 단계; 제1 축방향 이동을 제1 간극 임계치에 그리고 제2 축방향 이동을 제2 간극 임계치에 비교하는 단계; 비교 단계의 결과에 기초하여 이들의 각각의 시작 위치에 대한 제1 브레이크 액추에이터 및 제2 브레이크 액추에이터의 위치를 조정하는 단계; 및 제1 출력 및 제2 출력의 브레이크 간극을 제어하는 단계를 포함한다.

본 실시예의 일 예에서, 검출 단계는 제1 및 제2 브레이크 액추에이터의 회전의 회전수를 결정하는 단계를 포함한다. 제2 예에서, 방법은 이들의 축방향 이동을 제어하기 위해 제1 및 제2 브레이크 액추에이터에 전류를 송신하는 단계를 포함할 수도 있다. 제3 예에서, 방법은 제1 위치로부터 제2 위치로 그 축방향 이동을 제어하기 위해 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 제1 전류량을 송신하는 단계, 및 제2 위치로부터 복귀 위치로 그 이동을 제어하기 위해 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 제2 전류량을 송신하는 단계를 포함할 수도 있고, 제1 전류량은 제2 전류량과는 상이하다. 제4 예에서, 방법은 각각의 축방향 이동이 각각의 간극 임계치를 초과하지 않으면 제2 위치로부터 제1 위치로 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터를 제어가능하게 이동하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 실시예의 다른 예에서, 방법은 제2 위치에서 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 의해 각각의 제1 또는 제2 출력에 인가된 압력량을 검출하는 단계; 압력량을 압력 임계치에 비교하는 단계; 및 비교 단계에 기초하여 제2 위치로 이동할 때 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 조정하는 단계를 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 방법은 제1 출력에 대해 제1 브레이크 액추에이터에 의해 인가된 힘의 양을 제어하기 위해 제1 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 변조하는 단계; 및 제2 출력에 대해 제2 브레이크 액추에이터에 의해 인가된 힘의 양을 제어하기 위해 제2 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 변조하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시내용의 다른 실시예에서, 브레이크 마모를 검출하는 방법은, 제1 브레이크 액추에이터, 제2 브레이크 액추에이터, 브레이크 입력 디바이스, 및 제1 브레이크팩을 갖는 제1 출력 및 제2 브레이크팩을 갖는 제2 출력을 포함하는 크로스-드라이브 변속기를 제공하는 단계; 브레이크 입력 디바이스로부터 브레이크 입력 요청을 수신하는 단계; 제1 브레이크팩을 인가하기 위해 제1 브레이크 액추에이터를 그리고 제2 브레이크팩을 인가하기 위해 제2 브레이크 액추에이터를 제어하는 단계로서, 제1 브레이크 액추에이터는 그 시작 위치로부터 제1 인가 위치로 축방향으로 제어되고, 제2 브레이크 액추에이터는 그 시작 위치로부터 제2 인가 위치로 이동되는, 제어 단계; 제어 단계 중에 제1 브레이크 액추에이터의 제1 축방향 이동을 검출하는 단계; 제어 단계 중에 제2 브레이크 액추에이터의 제2 축방향 이동을 검출하는 단계; 제1 축방향 이동을 제1 마모 임계치에 그리고 제2 축방향 이동을 제2 마모 임계치에 비교하는 단계; 및 제1 축방향 이동이 제1 마모 임계치를 초과하거나 제2 축방향 이동이 제2 마모 임계치를 초과하면 경보를 송신하는 단계를 포함한다.

본 실시예의 일 예에서, 검출 단계는 제1 및 제2 브레이크 액추에이터의 회전의 회전수를 결정하는 단계를 포함할 수도 있다. 제2 예에서, 방법은 제1 브레이크 액추에이터에 의해 제1 브레이크팩에 인가된 힘의 양 및 제2 브레이크 액추에이터에 의해 제2 브레이크팩에 인가된 힘의 양을 감지하는 단계; 제1 브레이크 액추에이터가 제1 브레이크팩에 인가된 실질적으로 동일한 힘의 양을 유지하는지 그리고 제2 브레이크 액추에이터가 제2 브레이크팩에 인가된 실질적으로 동일한 힘의 양을 유지하는지를 판정하는 단계; 및 제1 액추에이터가 제1 브레이크팩에 인가된 실질적으로 동일한 힘의 양을 유지하는 것이 불가능하면 또는 제2 액추에이터가 제2 브레이크팩에 인가된 실질적으로 동일한 힘의 양을 유지하는 것이 불가능하면 송신 단계를 실행하는 단계를 포함할 수도 있다.

다른 예에서, 방법은 제1 축방향 이동이 제1 마모 임계치를 초과할 때 제1 브레이크팩이 교체될 필요가 있는 것을 진단하는 단계; 및 제2 축방향 이동이 제2 마모 임계치를 초과할 때 제2 브레이크팩이 교체될 필요가 있는 것을 진단하는 단계를 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 제1 마모 임계치와 제2 마모 임계치는 동일하다. 또 다른 예에서, 방법은 제1 및 제2 브레이크 액추에이터의 위치를 결정하기 위한 초기화 루틴을 실행하는 단계를 포함할 수도 있다. 관련예에서, 송신 단계는 과잉의 브레이크 마모를 지시하는 가청 또는 시각적 경보를 통신하는 단계를 포함할 수도 있다.

첨부 도면과 함께 취한 본 발명의 실시예의 이하의 설명을 참조하여, 본 발명의 전술된 양태 및 이를 얻는 방식은 더 명백해질 것이고, 본 발명 자체가 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 전동 차량 시스템의 일 예시적인 실시예의 블록도 및 개략도.
도 2a는 피벗 스티어 시스템을 포함하는 변속기 시스템의 제1 부분 개략도.
도 2b는 피벗 스티어 시스템을 포함하는 도 2a의 변속기 시스템의 제2 부분 개략도.
도 3은 도 2의 변속기 시스템의 제어 시스템의 도면.
도 4는 변속기 시스템의 브레이크 클러치팩 및 브레이크 액추에이터의 단면도.
도 5는 브레이크팩 간극을 조정하기 위한 제어 시스템의 제1 실시예의 도면.
도 6은 브레이크팩 간극을 조정하기 위한 제1 제어 프로세스의 도면.
도 7은 브레이크팩의 마모를 모니터링하기 위한 제어 시스템의 제2 실시예의 도면.
도 8은 브레이크팩의 마모를 모니터링하기 위한 제2 제어 프로세스의 도면.
대응하는 도면 부호는 다수의 도면 전체에 걸쳐 대응 부분을 지시하는데 사용된다.

후술되는 본 발명의 실시예는 철저한 것으로 또는 이하의 상세한 설명에 개시된 정확한 형태로 본 발명을 한정하도록 의도된 것은 아니다. 오히려, 실시예는 통상의 기술자가 본 발명의 원리 및 실시를 인식하고 이해할 수도 있도록 선택되고 설명된다.

본 명세서에 사용된 용어는 단지 특정 예시적인 실시예를 설명하기 위한 것이고, 한정이 되도록 의도된 것은 아니다. 본 명세서에 사용될 때, 단수 형태 표현은 문맥상 명백히 달리 지시되지 않으면, 마찬가지로 복수를 포함하도록 의도될 수도 있다. 유사하게, 복수 형태는 단수 형태가 마찬가지로 적용가능할 것일 때 특정 예시적인 실시예를 설명하는데 사용될 수도 있다. 용어 "포함한다", "포함하는", "구비하는" 및 "갖는"은 포함적이고, 따라서 언급된 특징부, 완전체, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 상술하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 완전체, 단계, 동작, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다. 본 명세서에 설명된 방법 단계, 프로세스, 및 동작은, 실행의 순서로서 명확하게 식별되지 않으면, 설명된 또는 예시된 특정 순서로 이들의 실행을 반드시 필요로 하는 것으로서 해석되어서는 안된다. 부가의 또는 대안적인 단계가 채용될 수도 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.

이제 도 1을 참조하면, 구동 유닛(102) 및 변속기(118)를 갖는 차량 시스템(100)의 일 예시적인 실시예의 블록도 및 개략도가 도시되어 있다. 예시된 실시예에서, 구동 유닛(102)은 내연기관, 디젤 엔진, 전기 모터, 또는 다른 동력 발생 디바이스를 포함할 수도 있다. 구동 유닛(102)은 통상의 토크 컨버터(108)의 입력 또는 펌프 샤프트(106)에 결합된 출력 샤프트(104)를 회전가능하게 구동하도록 구성된다. 입력 또는 펌프 샤프트(106)는 구동 유닛(102)의 출력 샤프트(104)에 의해 회전가능하게 구동되는 임펠러(impeller) 또는 펌프(110)에 결합된다. 토크 컨버터(108)는 터빈 샤프트(114)에 결합된 터빈(112)을 더 포함하고, 터빈 샤프트(114)는 변속기(118)의 회전가능 입력 샤프트(124)에 결합되거나 일체로 형성된다. 변속기(118)는 변속기(118)의 상이한 유동 회로(예를 들어, 메인 회로, 윤활유 회로 등) 내에 압력을 형성하기 위한 내부 펌프(120)를 또한 포함할 수 있다. 펌프(120)는 구동 유닛(102)의 출력 샤프트(104)에 결합된 샤프트(116)에 의해 구동될 수 있다. 이 구성에서, 구동 유닛(102)은 펌프(120)를 구동하고 변속기(118)의 상이한 회로 내에 압력을 형성하기 위해 샤프트(116)에 토크를 전달할 수 있다.

변속기(118)는 다수의 자동으로 선택된 기어를 갖는 유성 기어 시스템(122)을 포함할 수 있다. 변속기(118)의 출력 샤프트(126)는 통상의 유니버설 조인트(130)에 결합된 프로펠러 샤프트(128)에 결합되거나 일체로 형성되어 이를 회전가능하게 구동한다. 유니버설 조인트(130)는 각각의 단부에서 그에 장착된 차륜(134A, 134B)을 갖는 차축(axle)(132)에 결합되어 이를 회전가능하게 구동한다. 변속기(118)의 출력 샤프트(126)는 프로펠러 샤프트(128), 유니버설 조인트(130) 및 차축(132)을 거쳐 통상의 방식으로 차륜(134A, 134B)을 구동한다.

통상의 록업 클러치(lockup clutch)(136)가 토크 컨버터(108)의 터빈(112)과 펌프(110) 사이에 연결된다. 토크 컨버터(108)의 동작은, 토크 컨버터(108)가 차량 발진, 저속 및 특정 기어 변속 조건과 같은 특정 동작 조건 중에 소위 "토크 컨버터" 모드에서 동작가능한 점에서 통상적이다. 토크 컨버터 모드에서, 록업 클러치(136)는 결합해제되고, 펌프(110)는 터빈(112)이 펌프(110)와 터빈(112) 사이에 개재된 유체(도시 생략)를 통해 펌프(110)에 의해 회전가능하게 작동되는 동안 구동 유닛 출력 샤프트(104)의 회전 속도에서 회전한다. 이 동작 모드에서, 토크 증대가 유체 냉각을 통해 발생하여, 관련 기술분야에 공지된 바와 같이, 터빈 샤프트(114)가 구동 유닛(102)에 의해 공급되는 것보다 더 많은 토크를 구동하도록 노출되게 된다. 토크 컨버터(108)는 대안적으로, 토크 증대가 요구되지 않을 때와 같은 다른 동작 조건 중에 소위 "록업" 모드에서 동작가능하다. 록업 모드에서, 록업 클러치(136)는 결합되고, 관련 기술분야에 또한 공지된 바와 같이, 펌프(110)는 이에 의해 터빈(112)에 직접 고정되어, 구동 유닛 출력 샤프트(104)가 변속기(118)의 입력 샤프트(124)에 직접 결합되게 된다.

변속기(118)는 다수의(J) 유체 경로(140₁ 내지 140_J)를 거쳐 유성 기어 시스템(122)에 유동 결합되어 있는 전자-유압 시스템(138)을 더 포함하는데, 여기서 J는 임의의 양의 정수일 수도 있다. 전자-유압 시스템(138)은 제어 신호에 응답하여 유체가 유체 경로(140₁ 내지 140_J) 중 하나 이상을 통해 선택적으로 유동하게 하여, 이에 의해 유성 기어 시스템(122) 내의 복수의 대응 마찰 디바이스의 동작, 즉 결합 및 결합해제를 제어한다. 복수의 마찰 디바이스는 하나 이상의 통상의 브레이크 디바이스, 하나 이상의 토크 전달 디바이스 등을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 복수의 마찰 디바이스의 동작, 즉 결합 및 결합해제는 각각의 마찰 디바이스로의 유체 압력을 제어하는 것에 의한 것과 같이, 복수의 마찰 디바이스의 각각에 의해 인가된 마찰을 선택적으로 제어하는 것에 의해 제어된다. 어떠한 방식으로도 한정이 되도록 의도된 것은 아닌 일 예시적인 실시예에서, 복수의 마찰 디바이스는 복수의 브레이크와, 전자-유압 시스템(138)에 의해 공급된 유체 압력을 거쳐 각각 제어가능하게 결합되고 결합해제될 수도 있는 통상의 클러치의 형태의 토크 전달 디바이스를 포함한다. 어느 경우든, 변속기(118)의 다양한 기어 사이의 변화 또는 변속은 다수의 유체 경로(140₁ 내지 140_J) 내의 유체 압력의 제어를 거쳐 복수의 마찰 디바이스를 선택적으로 제어함으로써 통상의 방식으로 성취된다.

시스템(100)은 메모리 유닛(144)을 포함할 수 있는 변속기 제어 회로(142)를 더 포함한다. 변속기 제어 회로(142)는 예시적으로 마이크로프로세서 기반이고, 메모리 유닛(144)은 일반적으로 토크 컨버터(108)의 동작 및 변속기(118)의 동작, 즉 유성 기어 시스템(122)의 다양한 기어 사이의 변속을 제어하기 위해 변속기 제어 회로(142)의 프로세서에 의해 실행가능한 그 내부에 저장된 명령어(instruction)를 포함한다. 그러나, 본 발명은 변속기 제어 회로(142)가 마이크로프로세서 기반이 아니고, 메모리 유닛(144) 내에 저장된 하드와이어(hardwired) 명령어 및/또는 소프트웨어 명령어의 하나 이상의 세트에 기초하여 토크 컨버터(108) 및/또는 변속기(118)의 동작을 제어하도록 구성되는 다른 실시예를 고려한다는 것이 이해될 수 있을 것이다.

도 1에 예시된 시스템(100)에서, 토크 컨버터(108) 및 변속기(118)는 토크 컨버터(108) 및 변속기(118) 각각의 하나 이상의 동작 상태를 지시하는 센서 신호를 생성하도록 구성된 다수의 센서를 포함한다. 예를 들어, 토크 컨버터(108)는 예시적으로 구동 유닛(102)의 출력 샤프트(104)의 동일한 회전 속도인 펌프 샤프트(106)의 회전 속도에 대응하는 속도 신호를 생성하도록 위치되고 구성된 통상의 속도 센서(146)를 포함한다. 속도 센서(146)는 신호 경로(152)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 펌프 속도 입력(PS)에 전기적으로 접속되고, 변속기 제어 회로(142)는 펌프 샤프트(106)/구동 유닛 출력 샤프트(104)의 회전 속도를 결정하기 위해 통상의 방식으로 속도 센서(146)에 의해 생성된 속도 신호를 처리하도록 동작가능하다.

변속기(118)는 예시적으로 터빈 샤프트(114)의 동일한 회전 속도인 변속기 입력 샤프트(124)의 회전 속도에 대응하는 속도 신호를 생성하도록 위치되고 구성된 다른 통상의 속도 센서(148)를 포함한다. 변속기(118)의 입력 샤프트(124)는 터빈 샤프트(114)에 직접 결합되거나 일체로 형성되고, 속도 센서(148)는 대안적으로 터빈 샤프트(114)의 회전 속도에 대응하는 속도 신호를 생성하도록 위치되고 구성될 수도 있다. 어느 경우든, 속도 센서(148)는 신호 경로(154)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 변속기 입력 샤프트 속도 입력(TIS)에 전기적으로 접속되고, 변속기 제어 회로(142)는 터빈 샤프트(114)/변속기 입력 샤프트(124)의 회전 속도를 결정하기 위해 통상의 방식으로 속도 센서(148)에 의해 생성된 속도 신호를 처리하도록 동작가능하다.

변속기(118)는 변속기(118)의 출력 샤프트(126)의 회전 속도에 대응하는 속도 신호를 생성하도록 위치되고 구성된 또 다른 속도 센서(150)를 더 포함한다. 속도 센서(150)는 통상적일 수도 있고, 신호 경로(156)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 변속기 출력 샤프트 속도 입력(TOS)에 전기적으로 접속된다. 변속기 제어 회로(142)는 변속기 출력 샤프트(126)의 회전 속도를 결정하기 위해 통상의 방식으로 속도 센서(150)에 의해 생성된 속도 신호를 처리하도록 구성된다.

예시된 실시예에서, 변속기(118)는 변속기(118) 내의 다양한 동작을 제어하도록 구성된 하나 이상의 액추에이터를 더 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 전자-유압 시스템(138)은 예시적으로 대응하는 수의 신호 경로(72₁ 내지 72_J)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 다수의(J) 제어 출력(CP₁ 내지 CP_J)에 전기적으로 접속되어 있는 다수의 액추에이터, 예를 들어 통상의 솔레노이드 또는 다른 통상의 액추에이터를 포함하고, 여기서 상술된 바와 같이 J는 임의의 양의 정수일 수도 있다. 전자-유압 시스템(138) 내의 액추에이터는 대응 신호 경로(72₁ 내지 72_J) 중 하나 상의 변속기 제어 회로(142)에 의해 생성된 제어 신호(CP₁ 내지 CP_J) 중 대응하는 하나에 각각 응답하여, 하나 이상의 대응 유체 통로(140₁ 내지 140_J) 내의 유체의 압력을 제어함으로써 복수의 마찰 디바이스의 각각에 의해 인가된 마찰을 제어하고, 따라서 다양한 속도 센서(146, 148 및/또는 150)에 의해 제공된 정보에 기초하여, 하나 이상의 대응 마찰 디바이스의 동작, 즉 결합 및 결합해제를 제어한다.

유성 기어 시스템(122)의 마찰 디바이스는 예시적으로 통상의 방식으로 전자-유압 시스템에 의해 분배되는 유압 유체에 의해 제어된다. 예를 들어, 전자-유압 시스템(138)은 예시적으로 전자-유압 시스템(138) 내의 하나 이상의 액추에이터의 제어를 거쳐 하나 이상의 마찰 디바이스에 유체를 분배하는 통상의 유압 용적형 펌프(positive displacement pump)(120)를 포함한다. 본 실시예에서, 제어 신호(CP₁ 내지 CP_J)는 예시적으로 하나 이상의 액추에이터가 하나 이상의 마찰 디바이스로의 유압 압력을 제어하기 위해 응답하는 아날로그 마찰 디바이스 압력 명령(command)이다. 그러나, 복수의 마찰 디바이스의 각각에 의해 인가된 마찰은 대안적으로 다른 통상의 마찰 디바이스 제어 구조 및 기술에 따라 제어될 수도 있고, 이러한 다른 통상의 마찰 디바이스 제어 구조 및 기술은 본 발명에 의해 고려된다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 어느 경우든, 각각의 마찰 디바이스의 아날로그 동작은 메모리 유닛(144) 내에 저장된 명령어에 따라 제어 회로(142)에 의해 제어된다.

예시된 실시예에서, 시스템(100)은 다수의(K) 신호 경로(162)를 거쳐 구동 유닛(102)에 전기적으로 결합된 입출력 포트(I/O)를 갖는 구동 유닛 제어 회로(160)를 더 포함하고, 여기서 K는 임의의 양의 정수일 수도 있다. 구동 유닛 제어 회로(160)는 통상적일 수도 있고, 구동 유닛(102)의 전체 동작을 제어하고 관리하도록 동작가능하다. 구동 유닛 제어 회로(160)는 다수의(L) 신호 경로(164)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 유사한 통신 포트(COM)에 전기적으로 접속되어 있는 통신 포트(COM)를 더 포함하는데, 여기서 L은 임의의 양의 정수일 수도 있다. 하나 이상의 신호 경로(164)는 통상적으로 데이터 링크라 총칭한다. 일반적으로, 구동 유닛 제어 회로(160) 및 변속기 제어 회로(142)는 통상의 방식으로 하나 이상의 신호 경로(164)를 거쳐 정보를 공유하도록 동작가능하다. 일 실시예에서, 예를 들어, 구동 유닛 제어 회로(160) 및 변속기 제어 회로(142)는 미국 자동차 공학회(Society of Automotive Engineers: SAE) J-1939에 따라 하나 이상의 메시지의 형태의 하나 이상의 신호 경로(164)를 거쳐 정보를 공유하도록 동작가능하지만, 본 발명은 구동 유닛 제어 회로(160) 및 변속기 제어 회로(142)가 하나 이상의 다른 통상의 통신 프로토콜(예를 들어, J1587 데이터 버스, J1939 데이터 버스, IESCAN 데이터 버스, GMLAN, Mercedes PT-CAN과 같은 통상의 데이터버스로부터)에 따라 하나 이상의 신호 경로(164)를 거쳐 정보를 공유하도록 동작가능한 다른 실시예를 고려한다.

도 2를 참조하면, 변속기 시스템(200)의 일 실시예가 도시되어 있다. 변속기 시스템(200)은 입력(202) 및 출력(284)을 포함한다. 토크가 엔진(도시 생략), 원동기, 또는 다른 토크-생성 시스템에 의해 입력(202)에서 제공될 수도 있다. 본 실시예에서, 변속기 시스템(200)은 제1 측(286) 및 제2 측(288)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 각각의 측에는 출력(284)이 존재한다. 출력(284)은 본 실시예에서 변속기 출력을 표현한다. 변속기 출력(284)으로부터의 출력 토크는 최종 구동 조립체 또는 다른 시스템에 전달되어 차륜 또는 궤도와 같은 지면 결합 기구를 구동할 수도 있다.

변속기 시스템(200)은 엔진(도시 생략)으로부터 토크를 수용하는 입력 샤프트(204)를 포함할 수도 있다. 속도 센서(206)가 입력 샤프트(204)의 회전에 기초하여 입력 속도를 검출하거나 측정하도록 제공될 수도 있다. 대안적으로, 입력 속도(또는 엔진 속도)는 J-1939 통신 링크 또는 임의의 다른 공지의 수단을 거쳐 변속기 제어기(310)(도 3)에 통신될 수도 있다. 입력 속도 및 입력 토크와 같은 다른 특성은 공지의 방법에 따라 엔진 제어기(302)로부터 변속기 제어기(310)에 통신될 수도 있다.

변속기 시스템(200)은 토크 컨버터(208)와 같은 유체 결합 디바이스를 포함할 수도 있다. 토크 컨버터(208)는 펌프 및 터빈을 포함할 수도 있다. 더욱이, 록업 클러치(210)는 더 상세히 설명될 것인 바와 같이 제공될 수도 있다.

토크 컨버터(208)를 통해 통과하는 토크는 도시된 바와 같이 터빈 샤프트(212)를 구동한다. 터빈 샤프트(212)는 토크 컨버터(208)와 베벨 기어세트(214) 사이에 결합된다. 베벨 기어세트(214)는 구동 기어(216), 제1 종동 기어(218) 및 제2 종동 기어(220)를 포함할 수도 있다. 구동 기어(216)는 터빈 샤프트(212)에 직접 연결될 수도 있고, 각각의 종동 기어는 방향 클러치에 결합될 수도 있다.

도 2에서, 변속기 시스템(200)은 제1 방향 클러치(226) 및 제2 방향 클러치(228)를 포함한다. 제1 방향 클러치(226)는 변속기 출력(284)이 정방향 또는 역방향으로 회전하게 하도록 선택적으로 결합될 수도 있다. 제2 방향 클러치(228)는 제1 방향 클러치(226)가 선택적으로 결합될 때의 반대 방향으로 변속기 출력(284)이 회전하게 하도록 선택적으로 결합될 수도 있다. 더욱이, 방향 클러치는 레인지 클러치팩 및 정수압 스티어 유닛(hydrostatic steer unit: HSU)(240)이 어느 일 방향으로 구동되게 할 수 있다. 도 2에 도시된 것들 이외의 다른 방향 클러치가 제공될 수도 있다. 더욱이, 변속기 시스템이 중립 위치 또는 레인지에 있으면, 방향 클러치 중 하나가 선택적으로 결합될 수도 있다. 달리 말하면, 일 예에서, 방향 클러치 중 적어도 하나는 각각의 선택된 위치 또는 레인지에 결합될 수도 있다. 그러나, 다른 예에서, 방향 클러치 중 어느 하나도 또는 어느 것도 선택적으로 결합되지 않는 적어도 하나의 위치 또는 레인지가 존재할 수도 있다.

본 명세서에 있어서, 선택된 위치 또는 레인지는 임의의 기어비, 속도비, 시프트 선택기 상의 위치, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 시프트 선택기는 주차 위치, 후진 위치, 전진 위치, 중립 위치, 및 피벗 위치를 포함할 수도 있다. 전진 위치는 "저단(low)" 및 "고단(high)" 위치를 포함할 수도 있다. 이는 차량 또는 기계의 유형 및 그 의도된 용도에 따라 다양할 수도 있다. 4륜 구동 차량은 예를 들어, "4륜 구동" 위치 및 "2륜 구동" 위치를 포함할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 시프트 선택기 또는 레인지 상의 임의의 공지의 유형의 위치 또는 변속기에 의해 얻어질 수 있는 비에 관련하기 때문에 한정이 되도록 의도된 것은 아니다.

제1 샤프트(222)가 제1 종동 기어(218)와 제1 방향 클러치(226) 사이에 결합될 수도 있다. 제2 샤프트(224)가 제2 종동 기어(220)와 제2 방향 클러치(228) 사이에 결합될 수도 있다. 다른 실시예에서, 허브 또는 기어가 각각의 종동 기어를 방향 클러치에 직접 결합할 수도 있다. 변속기 제어기(310)는 방향 클러치의 결합 또는 결합해제를 선택적으로 제어할 수도 있다. 방향 클러치를 선택적으로 결합 또는 결합해제하기 위한 시프트 선택기(304)와 같은 다른 제어 수단이 또한 가능하다. 어느 경우든, 제1 방향 클러치(226)가 결합될 때, 토크가 구동 기어(216)로부터 제1 종동 기어(218) 및 제1 샤프트(222)를 거쳐 제1 방향 클러치(226)로 전달될 수도 있다.

각각의 방향 클러치의 출력은 레인지 입력 기어세트(230)에 결합된다. 레인지 입력 기어세트(230)는 하나 이상의 기어를 포함할 수도 있다. 도 2에서, 레인지 입력 기어세트(230)는 제1 레인지 기어(232), 제2 레인지 기어(234), 및 제3 레인지 기어(236)를 포함한다. 제1 레인지 기어(232)는 결합되어 있는 어느쪽의 방향 클러치의 출력에도 직접 결합될 수도 있다. 따라서, 토크는 결합된 방향 클러치를 통해, 제2 레인지 기어(234)에 연결된 제1 레인지 기어(232)에 통과한다. 제2 레인지 기어(234)는 HSU(240)의 입력에 결합된 제3 레인지 기어(236)에 결합된다. HSU(240)의 입력은 펌프(242)를 구동하고, 펌프(242)는 HSU(240)의 출력으로서 기능하는 모터(244)를 구동한다.

정수압 스티어 유닛 분리 기구(266)가 변속기 출력(284)에 연결된 것으로부터 HSU(240)를 분리하도록 제공될 수도 있다. 일 실시예에서, HSU 분리 기구(266)는 클러치이다. 다른 실시예에서, 이는 도그 클러치(dog clutch), 기계적 다이오드, 또는 임의의 다른 유형의 선택적으로 결합가능한 디바이스일 수도 있다. HSU 분리 기구(266)는 일반적으로 HSU(240)가 변속기 출력(284)에 연결되도록 결합될 수도 있다. 그러나, HSU 분리 기구(266)가 선택적으로 결합해제되거나 탈여기(de-energized)될 때, 다음에 HSU(240)는 변속기 출력(284)으로부터 분리될 수도 있다. 분리될 때, HSU(240)는 레인지 입력 기어세트(230)로부터 토크를 여전히 수용할 수도 있지만, HSU(240)는 출력(284)에 임의의 토크를 전달하는 것이 불가능하다.

속도 센서(238)가 도 2에 또한 도시되어 있다. 속도 센서(238)는 방향 클러치의 하류측 또는 다음의 장소(location)에서 회전 속도를 측정할 수 있다. 여기서, 속도 센서(238)는 속도 및 방향의 모두가 검출가능하도록 제2 레인지 기어(234)로부터 회전 속도를 측정할 수 있다. 따라서, 속도 센서(238)는 적어도 일 실시예에서 회전 속도 및 방향의 모두를 검출할 수도 있다. 본 개시내용에서, 속도 센서(238)에 의해 검출된 속도는 터빈 속도라 칭할 수도 있다.

변속기 시스템(200)은 직접 구동 피벗 클러치(246)를 또한 포함할 수도 있다. 직접 구동 피벗 클러치(246)는 변속기 시스템(200)이 피벗 모드에서 동작하게 하도록 선택적으로 결합될 수도 있다. 직접 구동 피벗 클러치(246)는 일반적으로 토크가 결합된 방향 클러치로부터 HSU(240)로 직접 전달되도록 결합해제될 수도 있다. 그러나, 직접 구동 피벗 클러치(246)가 결합될 때, 토크는 선택적으로 결합된 방향 클러치로부터 직접 구동 피벗 클러치(246)를 통해 스티어 구동 기어열(254)로 전달될 수도 있다. 스티어 구동 기어열(254)은 레인지 입력 기어세트(230), 제1 직접 구동 기어(250), 제2 직접 구동 기어(252), 스티어 전달 샤프트(256), 및 스티어 유성 기어세트(258)를 포함할 수도 있다.

직접 구동 피벗 클러치(246)가 결합될 때, 토크는 선택적으로 결합된 방향 클러치로부터 직접 구동 피벗 클러치(246)를 통해 통과하여 직접 구동 샤프트(248)를 회전 구동할 수도 있다. 직접 구동 샤프트(248)는 제1 직접 구동 기어(250) 및 제2 직접 구동 기어(252)에 결합될 수도 있다. 스티어 전달 샤프트(256)는 제2 직접 구동 기어(252)에 결합될 수도 있어 토크가 변속기 시스템(200)의 제1 측(286) 및 제2 측(288)으로 분할되게 된다. 직접 구동 피벗 클러치(246)가 결합해제될 때, 토크는 HSU(240)로부터 수용되고 스티어 전달 샤프트(256)를 거쳐 변속기 시스템(200)의 양측으로 분할될 수도 있다.

스티어 유성 기어세트(258)는 태양 기어(260), 캐리어 부재 또는 조립체(262), 및 링 기어(264)를 포함할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 링 기어(264)는 변속기 시스템(200)의 하우징에 연결될 수도 있고 따라서 회전으로부터 고정된다. 유성 기어세트(258)로의 입력은 태양 기어(260)를 거치고, 출력은 캐리어 부재(262)를 거친다. HSU(240)는 정상 환경 하에서 태양 기어(260)에 연결될 수도 있고, HSU 분리 기구(266)가 그 결합해제 위치 또는 상태로 선택적으로 제어될 때에만 분리된다. 따라서, HSU 분리 기구(266)가 결합될 때, 토크는 HSU(240)로부터 태양 기어(260)를 거쳐 스티어 유성 기어세트(258) 내로 전달되고 캐리어 부재(262)를 거쳐 출력될 수도 있다. 캐리어 부재(262)는 스티어 기어(270)에 결합될 수도 있고, 이 스티어 기어는 이어서 스티어 전달 샤프트(256)에 결합된다. 더욱이, 캐리어 부재(262)로부터의 토크는 또한 출력 유성 기어세트(272)에 결합된 제2 스티어 기어(268)에 전달될 수도 있다.

HSU 분리 기구(266)가 그 결합해제된 위치로 선택적으로 제어될 때, 즉 직접 구동 피벗 또는 피벗 록업 모드 중에, 토크는 HSU(240)를 거쳐 전달되지 않는다. 대신에, 직접 구동 피벗 클러치(246)가 결합되고, 전술된 바와 같이, 토크는 스티어 유성 기어세트(258)를 통해 캐리어 부재(264)를 거쳐 통과한다. 달리 말하면, 태양 기어(260)로 통과하는 토크가 존재하지 않는다. 캐리어 부재(262)는 제2 스티어 기어(268)를 거쳐 출력 유성 기어세트(272)의 태양 기어(274)에 결합된다.

출력 유성 기어세트(272)는 태양 기어(274), 캐리어 조립체 또는 부재(276), 및 링 기어(278)를 포함할 수도 있다. 여기서, 태양 기어(274)는 출력 유성 기어세트(272)로의 스티어 입력이고, 캐리어 부재(276)는 기어세트의 출력이다. 링 기어(278)는 다른 기어 또는 기어세트(도시 생략)에 스플라인 결합될(splined) 수도 있는 샤프트(282)에 결합될 수도 있다. 캐리어 부재(276)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 브레이크(280)에 의한 회전으로부터 고정되거나 보유될 수도 있다.

링 기어(278)는 변속기 출력 샤프트(282)에 결합된다. 하나 이상의 출력 샤프트(282)가 존재할 수도 있다. 일 예에서, 제1 측(286) 상의 링 기어(278)는 일 출력 샤프트(282)에 결합되고, 제2 측(288) 상의 링 기어(278)는 제2 출력 샤프트(282)에 결합된다. 어느 경우든, 하나 이상의 출력 샤프트는 변속기 출력(284)에 직접적으로 또는 간접적으로 결합될 수도 있다.

차량 또는 기계를 스티어링하고 변속기 시스템(200)을 레인지에서(예를 들어, 전진 또는 후진 방향) 동작할 때, 토크는 HSU(240)를 통해 전달된다. 그러나, HSU(240)는 토크가 그를 통해 통과할 때 손실을 발생한다. 동일한 것이 토크 컨버터(208)에서도 사실이다. 이들 손실은 변속기 시스템(200)의 전체 효율을 감소시킨다. 운전자가 예를 들어, 90° 회전을 하기 위해 차량 또는 기계를 피벗하기를 원할 때, 토크 컨버터(208) 및 HSU(240)의 손실을 감소시키고 스티어 구동 기어열(254)에 엔진을 직접 연결하거나 동력을 입력하는 것이 바람직하다. 게다가, 변속기 시스템(200)을 과열하지 않고 차량 또는 기계를 피벗하는 것이 바람직하다. 피벗 동작 중에 높은 효율을 성취하고 변속기 시스템(200)의 과열을 회피하기 위해, 고효율 피벗 스티어 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이는 적어도 일 실시예에서, HSU(240)를 분리하고 록업 클러치(210)를 결합함으로써 성취될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 차량 제어 시스템(300)이 도 3에 도시되어 있다. 이 시스템(300)에서, 차량 또는 기계는 엔진 제어기(302)에 의해 동작가능하게 제어되는 엔진 또는 원동기(도시 생략)를 포함할 수도 있다. 운전자는 시프트 선택기(304) 및 스로틀 입력(306)에 의해 차량 또는 기계를 선택적으로 제어할 수 있다. 스로틀 입력(306)은 운전자가 가속기 또는 스로틀 페달을 밟을 때를 검출하는 센서일 수도 있다. 센서는 운전자에 의해 요구되는 스로틀량을 지시하는 전기 신호를 통신할 수도 있다. 다른 제어 기구가 원하는 스로틀 입력을 지시하기 위해 운전자에 의해 사용될 수도 있다. 더욱이, 브레이크 시스템, 스티어링 시스템 등을 포함하는 다른 제어 기구가 제어 시스템(300) 내에 또한 포함될 수도 있다.

전술된 바와 같이, 시프트 선택기(304)는 차량 또는 기계의 스티어링 및 주행 방향의 모두를 제어하기 위해 운전자에 의해 제어될 수도 있다. 시프트 선택기(304)는 전진, 후진, 중립 및 피벗과 같은 복수의 위치를 포함할 수도 있다. 다른 위치는 주차, 고단, 저단 등을 포함할 수도 있다. 시프트 선택기(304)는 그 복수의 위치의 각각으로의 시프트 선택기의 이동을 검출하는 센서를 포함할 수도 있다.

차량 제어 시스템(300)은 도 2의 변속기 시스템(200)에 유사할 수도 있는 변속기 시스템(308)을 더 포함한다. 변속기 시스템(308)은 변속기 제어기(310), 밸브, 솔레노이드, 및 다른 제어 요소를 갖는 밸브체와 같은 제어 시스템(312), 및 기어열(314)을 포함할 수도 있다. 변속기 제어기(310)는 시프트 선택기(304) 및 스로틀 입력(306)으로의 이동 또는 변화를 검출하는 센서와 전기 통신할 수도 있다. 도 3에서, 점선은 전기 접속(유선 또는 무선)을 표현하고, 실선은 유압, 기계 또는 전자유압 연결을 표현한다. 변속기 제어기(310)는 다양한 명령 또는 명령어를 수신하거나 통신하기 위해 엔진 제어기(302)와 전기 통신할 수도 있다. 일 예에서, 엔진 속도는 J-1939 통신 링크를 통해 엔진 제어기(302)를 거쳐 변속기 제어기(310)에 통신될 수도 있다.

도 3의 제어 시스템(312)은 솔레노이드, 밸브, 센서 등과 같은 복수의 전기 및 유압 제어 기구를 포함할 수도 있다. 제어 시스템(312)은 도 1의 전자-유압 시스템(138)에 유사할 수도 있다. 적어도 일 실시예에서, 제어 시스템(312)은 그 내부에 형성된 복수의 유체 경로를 갖는 밸브체를 포함할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 입력 또는 엔진 속도 센서(316) 및 터빈 속도 센서(318)와 같은 센서가 또한 포함될 수도 있다. 도 3의 엔진 속도 센서(316)는 도 2의 속도 센서(206)와 대응할 수도 있고, 터빈 속도 센서(318)는 도 2에 참조되어 있는 다른 속도 센서(238)와 대응할 수도 있다. 입력 속도 센서(316) 및 터빈 속도 센서(318)는 도시된 바와 같이, 변속기 제어기(310)와 전기 통신할 수도 있다. 출력 속도 센서, 입력 토크 센서, 출력 토크 센서 등과 같은 다른 센서가 변속기 시스템(308) 내에 포함될 수도 있다.

기어열(314)은 복수의 마찰 디바이스, 클러치, 브레이크, 기어, 샤프트 등을 포함할 수도 있다. 복수의 마찰 디바이스는 하나 이상의 통상의 브레이크 디바이스, 하나 이상의 토크 전달 디바이스 등을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 유사하게, 복수의 마찰 디바이스의 동작, 즉 결합 및 결합해제는 각각의 마찰 디바이스로의 유체 압력을 제어하는 것에 의한 것과 같이, 복수의 마찰 디바이스의 각각에 의해 인가된 마찰을 선택적으로 제어하는 것에 의해 제어된다. 어떠한 방식으로도 한정이 되도록 의도된 것은 아닌 일 예에서, 복수의 마찰 디바이스는 복수의 브레이크와, 제어 시스템(312)에 의해 공급된 유체 압력을 거쳐 각각 제어가능하게 결합되고 결합해제될 수도 있는 통상의 클러치의 형태의 토크 전달 디바이스를 포함한다.

다른 예에서, 스티어 구동 기어열(254)은 기어열(314)의 부분일 수도 있다. 게다가, 베벨 기어세트(214), 제1 방향 클러치(226), 제2 방향 클러치(228), 및 직접 구동 피벗 클러치(246)는 기어열(314) 내에 포함될 수도 있다. 다른 예에서, HSU 분리 기구(266)는 기어열(314) 내에 포함될 수도 있다. 더욱이, 스티어 유성 기어세트(258) 및 출력 유성 기어세트(272)는 기어열(314)의 부분으로서 포함될 수도 있다. 적어도 일 실시예에서, 각각의 기어, 샤프트, 클러치, 브레이크, 및 유성 기어세트는 도 3의 기어열(314)의 부분을 형성한다.

전술된 바와 같이, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 유사한 통상의 크로스-드라이브 변속기는 완전히 독립적인 제동 및 스티어링 시스템을 포함한다. 달리 말하면, 양 시스템은 다른 것과 독립적으로 동작하고, 그 사이에 중첩이 거의 내지는 전혀 존재하지 않는다. 제동 시스템은 변속기 출력 상의 브레이크팩을 제어가능하게 동작하기 위한 브레이크 액추에이터를 포함할 수도 있다. 운전자가 브레이크 페달을 작동할 때, 예를 들어 제동 시스템은 각각의 변속기 출력 상에 브레이크를 동등하게 인가한다.

통상의 시스템에서, 유지보수 절차는 브레이크 마모를 검출하기 위해 변속기 시스템 상의 액세스 패널을 주기적으로 제거하도록 차량 또는 기계 운전자 또는 기술자에게 요구한다. 조정 및 수리는 이어서 주기적인 유지보수 스케쥴에 기초하여 이루어졌다. 외부 지시기 등이 몇몇 브레이크 마모를 지시하기 위해 제공될 수도 있지만, 통상의 시스템은 개별 브레이크팩의 수동 조정 또는 교체를 요구하였다.

그러나, 본 개시내용에서, 제어부 및 액추에이터는 주기적인 유지보수 리뷰를 위해 액세스 패널 및 다른 구조체의 수동 제거를 요구하지 않고, 브레이크팩 간극을 자동으로 조정하고, 브레이크 액추에이터 위치를 조정하고, 마모를 검출하도록 시스템 제어기와 조합하여 사용될 수도 있다. 다른 이익 및 개량이 본 명세서에 설명된 다양한 실시예를 거쳐 성취될 수 있을 것이다.

도 4를 참조하면, 내부 캐비티를 형성하는 외부 하우징(402)을 갖는 변속기 시스템(400)이 도시되어 있다. 내부 캐비티 내에는 브레이크 조립체(404)가 위치되어 있다. 브레이크 조립체(404)는 전술되고 도 2b에 도시된 출력 유성 기어세트(272)의 부분을 형성할 수도 있다. 브레이크 조립체(404)는 출력 샤프트(282) 또는 변속기 시스템(400)의 다른 부재 상에 작용할 수도 있다. 도 4에서, 브레이크 조립체(404)는 브레이크팩을 형성하는 복수의 플레이트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 반응 플레이트(406) 및 복수의 마찰 플레이트(408)가 존재할 수도 있다. 복수의 마찰 플레이트의 각각은 그 일측 또는 양측에 결합되거나 접착된 마찰형 재료를 갖는 단일 플레이트를 포함할 수도 있다. 복수의 반응 플레이트 중 하나는 인접한 마찰 플레이트 사이에 배치될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 인접한 플레이트 사이에는 갭 또는 간극(410)이 형성되어 있을 수도 있다. 갭 또는 간극(410)은 오일 또는 다른 유압 유체가 예를 들어 그를 통해 유동하여 각각의 플레이트를 냉각하고 윤활하게 할 수 있다. 플레이트가 반복된 인가에 기인하여 마모하기 시작함에 따라, 간극(410)은 간극(410)이 임계점에 도달할 때까지 계속 증가한다. 이 시점에, 간극(410)은 브레이크팩이 마모에 기인하여 조정되거나 교체될 필요가 있는 것을 제안할 수도 있다.

브레이크 조립체(404)는 브레이크팩의 일 단부에서 접촉하고 있는 단부 플레이트(412)를 포함할 수도 있다. 피스톤 조립체(414)가 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하도록 액추에이터에 의해 작동될 수도 있다. 제1 위치에서, 피스톤 조립체(414)는 단부 플레이트(412)로부터 이격되어 접촉하지 않을 수도 있다. 이 제1 위치에서, 브레이크팩은 인가되지 않는다. 그러나, 제2 위치에서, 액추에이터는 피스톤 조립체(414)를 단부 플레이트(412)와 접촉하게 가압하고 브레이크팩을 함께 압축하여 차량 상에 브레이크를 인가할 수도 있다.

피스톤 조립체(414)는 전자기계 액추에이터, 유압 액추에이터, 전기 액추에이터 또는 임의의 다른 공지의 유형의 액추에이터에 의해 작동될 수도 있다. 대안적으로, 유압 유체가 피스톤 조립체(414)의 일측에서 통로 내로 유입되어 이를 단부 플레이트(412)와 접촉하도록 유압식으로 압박하여 브레이크팩을 인가할 수도 있다. 다른 실시예가 브레이크를 인가하기 위한 다른 공지의 수단을 포함할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 제어 시스템(500)은 크로스-드라이브 변속기(502)를 제어하기 위한 제어기(504)를 포함할 수도 있다. 제어기(504)는 메모리 및 프로세서(도시 생략)를 포함할 수도 있다. 로직, 알고리즘, 룩업 테이블, 차트, 그래프, 및 다른 전자 명령어가 차량의 스티어링 및 제동을 포함하여, 변속기(502)를 제어하기 위한 다양한 명령을 실행하기 위해 제어기(504)의 메모리 내에 저장될 수도 있다.

변속기(502)는 복수의 입력(506) 및 적어도 제1 출력(508) 및 제2 출력(510)을 포함할 수도 있다. 제1 출력(508)은 차량의 일측에서 제1 궤도를 구동할 수도 있고, 제2 출력(510)은 그 대향측에서 제2 궤도를 구동할 수도 있다. 대안적으로, 제1 출력(508) 및 제2 출력(510)은 차량의 차축을 동작가능하게 구동할 수도 있다. 제1 속도 센서 또는 감지 디바이스(512)가 제1 출력(508)의 회전 출력 속도를 검출할 수도 있고, 제2 속도 센서 또는 감지 디바이스(514)가 제2 출력(510)의 회전 출력 속도를 검출할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 속도 센서는 각각의 출력의 회전 속도를 제어기(504)에 통신하기 위해 제어기(504)와 전기 통신할 수도 있다.

제1 브레이크 액추에이터(516)가 변속기(502)의 제1 출력(508)에 결합될 수도 있다. 제1 브레이크 액추에이터(516)는 전자유압 액추에이터, 전자기계 액추에이터, 전기 액추에이터, 기계 액추에이터, 또는 임의의 다른 공지의 유형의 액추에이터일 수도 있다. 제1 브레이크 액추에이터(516)는 도 2에 도시된 브레이크팩(280) 중 하나와 같은 브레이크팩에 브레이크압을 인가할 수도 있다. 임의의 유형의 브레이크 또는 브레이크팩이 본 개시내용을 위해 적합할 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 브레이크 액추에이터(516)는 제어기(504)에 의해 제어될 수도 있다. 동일한 것이 제2 출력(510) 상의 제2 브레이크팩에 브레이크압을 인가하는 제2 브레이크 액추에이터(518)에도 사실일 수도 있다. 제2 브레이크 액추에이터(518)는 제1 브레이크 액추에이터(516)에 유사할 수도 있지만, 이는 본 개시내용의 요건은 아니다. 제어기(504)는 차량의 제동 시스템을 동작하기 위해 제1 및 제2 브레이크 액추에이터를 제어하도록 전류를 동작가능하게 송신할 수도 있다.

속도 센서에 추가하여, 제1 힘 또는 압력 센서(524)는 제1 출력(508)과 통신하여 배치될 수도 있다. 제1 힘 또는 압력 센서(524)는 제1 출력(508)을 감속하기 위해 브레이크 또는 브레이크팩에 인가된 힘 또는 압력의 양을 검출할 수도 있다. 제1 힘 또는 압력 센서(524)는 제어기(504)와 전기 통신할 수도 있어 제어기가 제1 출력(508)에 기초하여 변속기(502)를 동작가능하게 제어할 수 있게 된다. 마찬가지로, 제2 힘 또는 압력 센서(526)는 제2 출력(510)과 통신하여 배치될 수도 있다. 제2 힘 또는 압력 센서(526)는 제2 출력(510)을 감속하기 위해 브레이크 또는 브레이크팩에 인가된 힘 또는 압력의 양을 검출할 수도 있다. 제2 힘 또는 압력 센서(526)는 또한 제어기(504)와 통신할 수도 있다.

제어 시스템(500)은 브레이크 입력 디바이스(520)를 더 포함한다. 브레이크 입력 디바이스(520)는 발 페달, 레버, 조이스틱, 스위치, 노브, 또는 브레이크 명령을 요청하기 위한 다른 공지의 유형의 디바이스일 수도 있다. 브레이크 입력 센서(522)가 브레이크 입력 디바이스(520)의 활성화 또는 위치를 검출할 수도 있다. 이와 같이, 브레이크 입력 센서(522)는 운전자의 브레이크 명령을 제어기(504)에 통신할 수 있다. 브레이크 입력 센서(522)는 위치 센서, 힘 또는 압력 센서, 로드셀, 또는 임의의 다른 유형의 공지의 센서일 수도 있다. 브레이크 입력 센서(522)는 또한 브레이크 명령과 연계된 양, 즉 얼마나 많은 힘을 운전자가 브레이크 입력 디바이스(520)에 인가하였는지를 검출할 수도 있다. 예를 들어, 운전자가 차량을 신속하게 정지하기를 원하면, 센서(522)는 운전자가 단지 차량을 감속하기를 원하는 것과는 상이한 응답을 검출할 수도 있다.

전술된 브레이크 액추에이터는 브레이크팩 간극을 검출하기 위해 제어기(504)와 함께 사용될 수도 있다. 전술된 바와 같이, 브레이크팩 간극은 제어기(504)에 의해 계속 모니터링되는 미리규정된 또는 설정된 임계 한계를 가질 수도 있다. 가장 통상의 시스템에서, 얼마나 빈번히 또는 격렬하게 브레이크가 운전자에 의해 사용되는지는 미지이고, 따라서 언제 브레이크 간극을 조정해야 하는지를 인지하기가 어렵다. 브레이크 간극은 브레이크 플레이트를 보호하고, 최적의 성능을 촉진하고, 스핀 손실을 감소시키기 위해 적절한 열전달을 유지하기 위해 중요할 수 있다. 브레이크 마모를 보호하는 것에 추가하여, 브레이크를 인가하는 응답 시간은 빈번히 간극에 의해 영향을 받는다. 간극이 너무 크면, 브레이크를 인가하는데 더 오랜 시간을 소요할 수도 있다. 브레이크 플레이트가 시간 경과에 따라 사용됨에 따라, 마찰 플레이트로부터의 마찰 재료가 마모하기 시작하여 이에 의해 간극을 증가시킨다. 더욱이, 도 4의 실시예에서, 피스톤 조립체(414)는 오정렬되게 될 수 있기 전에 제한된 스트로크량을 가질 수도 있고 또는 유압 압력을 유지하기 위한 밀봉부가 그 적절한 위치 또는 배향으로부터 이탈하게 될 수도 있다. 그 결과, 본 발명은 운전자 또는 수동 간섭을 요구하지 않고, 최적의 브레이크팩 간극을 유지하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 이와 같이 함으로써, 제어기(504)는 브레이크 인가 중에 액추에이터 진행을 계속 모니터링하고 바람직한 간극을 성취하기 위해 적절한 복귀 위치로 액추에이터를 복귀시킬 수 있다. 이는 도 6을 참조하여 더 설명된다.

도 6을 참조하면, 브레이크팩 간극을 유지하거나 모니터링하기 위한 제어 프로세스가 제공된다. 제어 프로세스(600)는 제어기(504) 또는 다른 시스템 구성요소에 의해 실행된 복수의 단계 또는 블록을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어 프로세스(600)의 제1 블록(602)에서, 제어기(504)는 제1 브레이크 액추에이터(516), 제2 브레이크 액추에이터(518) 및 브레이크 입력 디바이스(520)를 모니터링하도록 프로그램될 수도 있다. 각각은 제어기(504)와 통신하는 브레이크 입력 센서(522)와 같은 센서를 포함할 수도 있다. 따라서, 액추에이터가 이동하거나 운전자가 브레이크 입력 디바이스(520)를 거쳐 브레이크 명령을 요청하면, 제어기(504)는 통신을 수신하고 이에 따라 응답할 수도 있다.

제동 이벤트 중에, 제어기(504)는 운전자로부터 브레이크 입력 디바이스(520)를 거쳐 브레이크 명령을 수신할 수도 있다. 블록 604 및 606에서, 제어기(504)는 또한 제1 브레이크 액추에이터(516) 및 제2 브레이크 액추에이터(518)의 축방향 이동을 모니터링할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 제어기(504)는 얼마나 많은 회전수만큼 각각의 액추에이터가 그 각각의 이동 중에 회전하는지를 검출하거나 다른 방식으로 결정함으로써 양 액추에이터 모두의 축방향 이동을 결정할 수 있다. 일 예에서, 홀 효과 센서(Hall Effect sensor)와 같은 센서가 액추에이터의 회전수를 검출하는데 사용될 수도 있다. 센서(도시 생략)는 회전수를 제어기(504)에 통신할 수도 있다.

다른 예에서, 제어기(504)는 브레이크를 인가하기 위해 액추에이터의 응답 시간을 모니터링하도록 프로그램될 수도 있다. 도 5의 실시예에서, 예를 들어, 제어기(504)는 각각의 센서(524, 526)에 의해 검출된 힘 또는 압력과, 액추에이터가 브레이크를 인가하고 힘 또는 압력 임계치에 도달하는데 소요하는 시간을 모니터링할 수도 있다. 본 예에서, 제어기(504)는 힘 또는 압력 임계치를 갖고 프로그램될 수도 있고, 제어기(504)가 액추에이터를 제어하기 위해 전류를 송신함에 따라 얼마나 신속하게 힘 또는 압력이 각각의 브레이크 상에서 증가하는지를 또한 모니터링할 수도 있다.

제어기(504)는 각각의 출력 상에 브레이크팩을 위한 간극 임계치를 갖고 프로그램될 수도 있다. 예를 들어, 제어기(504)는 제1 출력(508) 상에 브레이크팩을 위한 제1 간극 임계치 및 제2 출력(510) 상에 브레이크팩을 위한 제2 간극을 저장할 수도 있다. 일단 제어기(504)가 블록 604에서 제1 액추에이터(516)의 축방향 이동 및 블록 606에서 제2 액추에이터(518)의 축방향 이동을 결정하면, 제어 프로세스(600)는 블록 608 및 610으로 진행할 수도 있다. 블록 608에서, 제어기(504)는 제1 액추에이터(516)의 이동을 제1 간극 임계치에 비교할 수도 있다. 유사하게, 블록 610에서, 제어기(504)는 제2 액추에이터(518)의 이동을 제2 간극 임계치에 비교할 수도 있다.

블록 612에서, 제1 액추에이터(516)의 이동이 제1 간극 임계치를 초과하면, 제어기(504)는 조정이 필요하다고 결정할 수도 있다. 달리 말하면, 제어기(504)는 제1 액추에이터(516)가 제1 출력(508)의 브레이크팩 내의 증가된 간극에 기인하여 너무 멀리 진행하였고, 따라서 바람직한 응답 시간을 유지하고 브레이크팩 내의 마모를 조정하기 위해 간극이 감소될 필요가 있다고 결정할 수도 있다. 제1 액추에이터(516)의 이동이 제1 간극 임계치를 초과하지 않는 경우에, 제어기(504)는 제동 동작을 실행할 때 현재 브레이크팩 간극이 바람직한 응답 시간을 성취하는데 충분하다고 결정할 수도 있다.

유사하게, 블록 614에서, 제2 액추에이터(518)의 이동이 제2 간극 임계치를 초과하면, 제어기(504)는 조정이 필요하다고 결정할 수도 있다. 달리 말하면, 제어기(504)는 제2 액추에이터(518)가 제2 출력(510)의 브레이크팩 내의 증가된 간극에 기인하여 너무 멀리 진행하였고, 따라서 바람직한 응답 시간을 유지하고 브레이크팩 내의 마모를 조정하기 위해 간극이 감소될 필요가 있다고 결정할 수도 있다. 더욱이, 제2 액추에이터(518)의 이동이 제2 간극 임계치를 초과하지 않으면, 제어기(504)는 현재 어떠한 조정도 필요하지 않다고 결정할 수도 있다.

블록 612 및 614에서, 제어기(504)는 조정이 필요하다고 결정하고, 제어기(504)는 복귀 위치로의 액추에이터의 축방향 이동을 제어하기 위해 전류량을 송신함으로써 브레이크팩에 대한 액추에이터의 위치를 조정할 수도 있다. 제어기(504)는 액추에이터의 축방향 이동에 대한 전류량을 연계하는 룩업 테이블을 포함하거나 프로그램될 수도 있다. 새로운 브레이크팩에 의해, 예를 들어 제어기(504)는 브레이크를 완전히 인가하기 위해 제1 축방향 거리를 이동하도록 액추에이터를 제어하기 위한 제1 전류량을 송신할 수도 있다. 브레이크팩이 마모함에 따라, 제어기(504)는 동일한 축방향 이동량을 성취하기 위해 액추에이터에 제1 전류량을 계속 송신할 수도 있지만, 제어기(504)는 제1 힘 또는 압력 센서(524) 및 제2 힘 또는 압력 센서(526)로부터 피드백을 수신한다. 제어기(504)는 동일한 축방향 이동량이 브레이크팩에 대한 적은 힘 또는 압력을 생성한다고 결정할 수도 있다. 이와 같이, 제어기(504)는 브레이크 간극이 변화하고 바람직한 브레이크 인가를 성취하기 위해, 즉 힘 또는 압력은 소정의 임계치를 만족하기 위해 조정이 필요하다고 결정할 수도 있다.

제어기(504)는 또한 또는 대안적으로 브레이크력과 전류를 연계하도록 프로그램될 수도 있다. 브레이크 간극이 변화함에 따라, 힘 응답이 감소할 수도 있고 따라서 조정을 필요로 한다. 제어기(504)는 원하는 브레이크력을 성취하기 위해 액추에이터의 복귀 위치를 조정할 수도 있다. 대안적으로, 제어기(504)는 원하는 브레이크력을 성취하기 위해 상이한 전류량을 송신할 수도 있다. 전력은 전압과 전류에 비례하고, 액추에이터 속도는 전압에 비례하기 때문에, 제어기는 브레이크력에 비례하는 전류를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 제어기(504)에 의해 액추에이터에 송신되는 전류량의 증가는 부가의 브레이크력을 야기할 수도 있다.

제어기(504)는 그가 액추에이터에 송신할 수도 있는 전류량에 대한 한계를 또한 가질 수도 있다. 일단 전류 한계가 도달되면, 제어기(504)는 브레이크팩에 대한 액추에이터의 위치를 조정할 필요가 있을 수도 있고 또는 브레이크팩을 교체할 필요가 있을 수도 있다. 어느 경우든, 제어기(504)는 제동 이벤트 중에 필수 브레이크력을 발생하도록 전류를 변조할 수 있다.

다른 예에서, 브레이크 입력 센서(522)는 운전자에 의해 브레이크 입력 디바이스(520)에 인가된 힘의 양을 검출할 수 있다. 운전자에 의해 인가된 힘의 양은 원하는 운전자 응답을 성취하는데 요구되는 브레이크력의 양에 동등할 수도 있다. 룩업 테이블, 계산 또는 다른 수단이 제공될 수도 있어, 제어기(504)가 브레이크 입력 센서(522)에 의해 검출된 힘의 양에 기초하여 제1 브레이크 액추에이터(516) 및 제2 브레이크 액추에이터(518)에 동등한 전류량을 송신할 수도 있게 된다. 일 비한정적인 예에서, 제어기(504)는 운전자가 차량을 정지하기 위해 상당한 양의 브레이크력을 원하는 것을 지시하는 브레이크 명령을 브레이크 입력 디바이스(520)로부터 수신할 수도 있다. 제어기(504)는 브레이크력의 양을 전류에 상관하여 이에 의해 전류량을 액추에이터에 송신하기 위해 룩업 테이블을 이용할 수도 있다. 일 이러한 예에서, 이 전류량은 대략 50 amps일 수도 있다. 다른 비한정적인 예에서, 제어기(504)는 운전자가 단지 차량을 감소하지만 정지시키지는 않기를 원하는 것을 지시하는 다른 브레이크 명령을 브레이크 입력 디바이스(520)로부터 수신할 수도 있다. 본 예에서, 제어기(504)는 룩업 테이블을 재차 이용하고 단지 20 amps만이 원하는 제동을 성취하는데 필요하다고 결정할 수도 있다. 20 및 50 amps 각각의 전술된 예는 단지 예로서만 의도된 것이고, 본 발명을 한정하는 역할을 하는 것은 아니다. 통상의 기술자는 전류의 임의의 차이가 상이한 브레이크력을 생성할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

브레이크 간극에 추가하여, 제어기(504)는 또한 어떻게 액추에이터가 재위치되는지를 계속 모니터링할 수도 있다. 예를 들어, 액추에이터가 브레이크팩 간극의 변화를 조정하도록 재위치됨에 따라, 제어기(504)는 위치 임계치를 갖고 프로그램될 수도 있다. 액추에이터가 재위치됨에 따라, 액추에이터의 장소 또는 위치가 위치 임계치와 비교될 수도 있다. 위치 임계치는 액추에이터, 피스톤, 밀봉부 또는 다른 구조체가 변속기(502) 내의 그 적절한 위치로부터 오정렬되거나 이탈되는 것을 방지하도록 설정될 수도 있다. 액추에이터 복귀 또는 시작 위치가 위치 임계치에 접근함에 따라, 제어기(504)는 이 조건을 차량 운전자에게 경고할 수도 있다. 대안적으로, 제어기(504)는 위치 임계치가 도달됨에 따라 액추에이터를 재위치하거나 조정하지 않도록 프로그램될 수도 있다.

도 7에 예시된 상이한 실시예에서, 제어 시스템(700)은 크로스-드라이브 변속기(702)를 제어하기 위한 제어기(704)를 포함할 수도 있다. 제어기(704)는 메모리 및 프로세서(도시 생략)를 포함할 수도 있다. 로직, 알고리즘, 룩업 테이블, 차트, 그래프, 및 다른 전자 명령어가 차량의 스티어링 및 제동을 포함하여, 변속기(702)를 제어하기 위한 다양한 명령을 실행하기 위해 제어기(704)의 메모리 내에 저장될 수도 있다.

변속기(702)는 복수의 입력(706) 및 적어도 제1 출력(708) 및 제2 출력(710)을 포함할 수도 있다. 제1 출력(708)은 차량의 일측에서 제1 궤도를 구동할 수도 있고, 제2 출력(710)은 그 대향측에서 제2 궤도를 구동할 수도 있다. 대안적으로, 제1 출력(708) 및 제2 출력(710)은 차량의 차축을 동작가능하게 구동할 수도 있다. 제1 속도 센서 또는 감지 디바이스(712)가 제1 출력(708)의 회전 출력 속도를 검출할 수도 있고, 제2 속도 센서 또는 감지 디바이스(714)가 제2 출력(710)의 회전 출력 속도를 검출할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 속도 센서는 각각의 출력의 회전 속도를 제어기(704)에 통신하기 위해 제어기(704)와 전기 통신할 수도 있다.

제1 브레이크 액추에이터(716)가 변속기(702)의 제1 출력(708)에 결합될 수도 있다. 제1 브레이크 액추에이터(716)는 전자유압 액추에이터, 전자기계 액추에이터, 전기 액추에이터, 기계 액추에이터, 또는 임의의 다른 공지의 유형의 액추에이터일 수도 있다. 제1 브레이크 액추에이터(716)는 도 2에 도시된 브레이크팩(280) 중 하나와 같은 브레이크팩에 브레이크압을 인가할 수도 있다. 임의의 유형의 브레이크 또는 브레이크팩이 본 개시내용을 위해 적합할 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 브레이크 액추에이터(716)는 제어기(704)에 의해 제어될 수도 있다. 동일한 것이 제2 출력(710) 상의 제2 브레이크팩에 브레이크압을 인가하는 제2 브레이크 액추에이터(718)에도 사실일 수도 있다. 제2 브레이크 액추에이터(718)는 제1 브레이크 액추에이터(716)에 유사할 수도 있지만, 이는 본 개시내용의 요건은 아니다. 제어기(704)는 차량의 제동 시스템을 동작하기 위해 제1 및 제2 브레이크 액추에이터를 제어하도록 전류를 동작가능하게 송신할 수도 있다.

속도 센서에 추가하여, 제1 힘 또는 압력 센서(724)는 제1 출력(708)과 통신하여 배치될 수도 있다. 제1 힘 또는 압력 센서(724)는 제1 출력(708)을 감속하기 위해 브레이크 또는 브레이크팩에 인가된 힘 또는 압력의 양을 검출할 수도 있다. 제1 힘 또는 압력 센서(724)는 제어기(704)와 전기 통신할 수도 있어 제어기가 제1 출력(708)에 기초하여 변속기(702)를 동작가능하게 제어할 수 있게 된다. 마찬가지로, 제2 힘 또는 압력 센서(726)는 제2 출력(710)과 통신하여 배치될 수도 있다. 제2 힘 또는 압력 센서(726)는 제2 출력(710)을 감속하기 위해 브레이크 또는 브레이크팩에 인가된 힘 또는 압력의 양을 검출할 수도 있다. 제2 힘 또는 압력 센서(726)는 또한 제어기(704)와 통신할 수도 있다.

제어 시스템(700)은 브레이크 입력 디바이스(720)를 더 포함한다. 브레이크 입력 디바이스(720)는 발 페달, 레버, 조이스틱, 스위치, 노브, 또는 브레이크 명령을 요청하기 위한 다른 공지의 유형의 디바이스일 수도 있다. 브레이크 입력 센서(722)가 브레이크 입력 디바이스(720)의 활성화 또는 위치를 검출할 수도 있다. 이와 같이, 브레이크 입력 센서(722)는 운전자의 브레이크 명령을 제어기(704)에 통신할 수 있다. 브레이크 입력 센서(722)는 위치 센서, 힘 또는 압력 센서, 로드셀, 또는 임의의 다른 유형의 공지의 센서일 수도 있다. 브레이크 입력 센서(722)는 또한 브레이크 명령과 연계된 양, 즉 얼마나 많은 힘을 운전자가 브레이크 입력 디바이스(720)에 인가하였는지를 검출할 수도 있다. 예를 들어, 운전자가 차량을 신속하게 정지하기를 원하면, 센서(722)는 운전자가 단지 차량을 감속하기를 원하는 것과는 상이한 응답을 검출할 수도 있다.

도 8을 참조하면, 다른 제어 프로세스(800)가 예시되어 있다. 여기서, 제어 프로세스(800)는 브레이크 마모를 모니터링하도록 실행될 수도 있다. 브레이크 플레이트가 반복된 인가에 의해 마모됨에 따라, 제어기(704)는 액추에이터 진행을 모니터링하고 진행을 설정 진행 한계에 비교하도록 제어 프로세스(800)를 실행할 수도 있다. 반복된 인가를 통해, 브레이크 플레이트는 브레이크팩이 교체되거나 적어도 수리될 필요가 있을 수도 있는 점까지 마모하거나 재료를 손실할 것이다. 마모 한계가 도달될 때, 제어기(704)는 차량 디스플레이(728), 스크린, 모니터, 대시보드, 가청 경보 시스템, 또는 다른 공지의 수단을 거쳐 이 조건을 차량 운전자에게 통지하거나 경고할 수도 있다.

이 제어 프로세스(800)를 실행하기 위해, 제어기(704)는 복수의 단계 또는 블록을 실행할 수도 있다. 블록(802)에서, 제어기(704)는 제1 브레이크 액추에이터(716), 제2 브레이크 액추에이터(718) 및 브레이크 입력 디바이스(720)를 모니터링하도록 프로그램될 수도 있다. 각각은 제어기(704)와 통신하는 브레이크 입력 센서(722)와 같은 센서를 포함할 수도 있다. 따라서, 액추에이터가 이동하거나 운전자가 브레이크 입력 디바이스(720)를 거쳐 브레이크 명령을 요청하면, 제어기(704)는 통신을 수신하고 이에 따라 작용할 수도 있다.

제동 이벤트 중에, 제어기(704)는 운전자로부터 브레이크 입력 디바이스(720)를 거쳐 브레이크 명령을 수신할 수도 있다. 블록 804 및 806에서, 제어기(704)는 또한 제1 브레이크 액추에이터(716) 및 제2 브레이크 액추에이터(718)의 축방향 이동을 모니터링할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 제어기(704)는 얼마나 많은 회전수만큼 각각의 액추에이터가 그 각각의 이동 중에 회전하는지를 검출하거나 다른 방식으로 결정함으로써 양 액추에이터 모두의 축방향 이동을 결정할 수 있다. 일 예에서, 홀 효과 센서와 같은 센서가 액추에이터에 의해 회전된 회전수를 검출하는데 사용될 수도 있다. 센서(도시 생략)는 회전수를 제어기(704)에 통신할 수도 있다.

블록 808에서, 제어기(704)는 제1 액추에이터(716)의 제1 축방향 이동을 마모 임계치에 비교할 수도 있다. 마모 임계치는 액추에이터가 브레이크를 완전히 인가하기 위해 진행하는 거리일 수도 있다. 도 5의 실시예에 유사하게, 제어기(704)는 브레이크가 완전히 인가될 때를 결정하도록 힘 또는 압력 센서로부터 피드백을 수신할 수도 있다. 액추에이터 진행이 마모 임계치를 초과하면, 제어기(704)는 브레이크팩이 그 마모 한계에 도달되어 있는 차량 내의 차량 디스플레이 또는 대시보드(728)에 경고 또는 경보를 송신함으로써 블록 812에서 운전자에 이를 통신할 수도 있다. 동일한 것이 제어기(704)가 제2 액추에이터(718)의 제2 축방향 이동을 마모 임계치에 비교하는 블록 810에서도 사실일 수도 있다. 이동이 마모 임계치를 초과하면, 제어기(704)는 블록 812에서 이를 운전자에게 통신할 수도 있다. 적어도 일 실시예에서, 각각의 출력 상의 브레이크팩은 상이할 수도 있고, 마모 임계치는 각각의 브레이크팩에 대해 상이할 수도 있다. 대안적으로, 그러나, 브레이크팩은 실질적으로 동일할 수도 있고 마모 임계치는 동일할 수도 있다.

다른 실시예에서, 제어기(704)는 브레이크 인가력을 모니터링하도록 프로그램될 수도 있다. 제동 이벤트 중에, 제어기(704)는 브레이크 인가력을 모니터링할 수도 있고, 제동 이벤트 중에 특정 브레이크력을 보유하거나 유지하는데 불능성이 존재하면, 제어기(704)는 차량 디스플레이 또는 대시보드(728)를 거쳐 조건을 운전자에게 경고할 수도 있다. 제어기(704)는 액추에이터를 재위치하거나 조정할 필요성으로서 이를 진단할 수도 있고, 또는 새로운 브레이크팩이 필요하도록 재료가 브레이크 플레이트 중 하나 이상으로부터 충분히 마모되어 있다고 결정할 수도 있다. 제어기(704)는 브레이크 마모를 검출하기 위해 브레이크팩 상에 다른 진단을 수행할 수도 있다.

도시되지 않았지만, 제1 브레이크 액추에이터(716) 및 제2 브레이크 액추에이터(718)는 모터에 의해 전기적으로 구동될 수도 있다. 제어기(704)는 모터를 구동하기 위해 전류를 송신할 수도 있고, 이 모터는 이어서 시계방향 또는 반시계방향으로 액추에이터를 회전시킨다. 액추에이터를 일방향으로 구동함으로써, 액추에이터는 브레이크팩을 향해 축방향으로 이동하여 피스톤 또는 다른 디바이스를 압박하여 브레이크를 인가할 수 있다. 모터는 브레이크팩으로부터 이격하는 방향으로 액추에이터를 구동하도록 액추에이터의 회전 방향을 역전할 수도 있다. 제어기(704)는 시작 또는 개시 위치에 대한 액추에이터의 위치를 결정하기 위해 시스템 초기화 검사를 수행할 수도 있다. 따라서, 동력이 손실되면, 제어기(704)는 동력이 복원되는 그 시작 또는 개시 위치에 대한 각각의 액추에이터의 위치를 결정하는 것이 가능할 수도 있다. 이와 같이, 제어기(704)가 각각의 액추에이터의 장소 또는 위치를 결정하는 것이 불가능하지 않고 브레이크 마모 및 간극이 계속 모니터링될 수도 있다.

본 개시내용의 원리를 구비하는 예시적인 실시예가 상기에 개시되었지만, 본 개시내용은 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 대신에, 본 출원은 그 일반적인 원리를 사용하여 본 개시내용의 임의의 변경, 사용, 또는 적응을 커버하도록 의도된다. 또한, 본 출원은 본 개시내용이 속하는 그리고 첨부된 청구범위의 한계 내에 있는 관련 기술분야의 공지의 또는 통상의 실시 내에 있는 것과 같은 본 개시내용으로부터의 이러한 일탈을 커버하도록 의도된다.

Claims

차량의 제동 시스템의 브레이크 간극을 제어하는 방법이며,
브레이크 액추에이터, 브레이크 입력 디바이스, 및 출력 및 브레이크팩을 포함하는 크로스-드라이브 변속기를 제공하는 단계;
제동 동작을 실행하도록 상기 브레이크 입력 디바이스로부터 브레이크 명령을 수신하는 단계로서, 상기 브레이크 명령은 원하는 브레이크력을 성취하기 위해 운전자에 의해 상기 브레이크 입력 디바이스에 인가된 브레이크력의 양에 기초하는, 수신하는 단계;
출력의 속도를 감소시키기 위해 브레이크팩을 인가하도록 상기 브레이크 명령에 응하여 상기 브레이크 액추에이터를 작동하는 단계;
작동 단계 중에 제1 위치로부터 제2 위치로 상기 브레이크 액추에이터를 이동하는 단계로서, 상기 제1 위치는 상기 브레이크팩이 인가되지 않는 미인가 위치이고, 상기 제2 위치는 상기 브레이크팩이 인가되는 인가 위치인, 이동하는 단계;
상기 이동하는 단계 중에 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 상기 브레이크 액추에이터의 축방향 이동을 검출하는 단계;
상기 축방향 이동을 간극 임계치에 비교하는 단계;
상기 축방향 이동이 상기 간극 임계치를 초과할 때 상기 제1 위치로부터 오프셋된 상기 브레이크 액추에이터의 복귀 위치를 조정하는 단계로서, 상기 복귀 위치는 상기 원하는 브레이크력에 기초하는, 조정하는 단계; 및
상기 제동 동작의 완료시에 상기 제2 위치로부터 상기 복귀 위치로 상기 브레이크 액추에이터의 이동을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 검출 단계는 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 브레이크 액추에이터의 회전의 회전수를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 브레이크 액추에이터의 회전은 상기 브레이크 액추에이터를 축방향으로 이동하도록 구성되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 그 이동을 제어하기 위해 상기 브레이크 액추에이터에 전류를 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 그 이동을 제어하기 위해 상기 브레이크 액추에이터에 제1 전류량을 송신하는 단계, 및 상기 제2 위치로부터 상기 복귀 위치로 그 이동을 제어하기 위해 상기 브레이크 액추에이터에 제2 전류량을 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전류량은 상기 제2 전류량과는 상이한, 방법.
제1항에 있어서, 상기 축방향 이동이 상기 간극 임계치를 초과하지 않으면 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 상기 브레이크 액추에이터를 이동하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
그 제1 위치에 대한 상기 브레이크 액추에이터의 이동을 검출하기 위한 센서를 제공하는 단계; 및
상기 검출 단계에 기초하여 상기 브레이크팩 내의 간극량을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 위치에서 상기 브레이크 액추에이터에 의해 상기 브레이크팩에 인가된 압력량을 검출하는 단계;
상기 압력량을 압력 임계치에 비교하는 단계; 및
상기 압력 비교 단계에 기초하여 상기 제2 위치로 이동할 때 상기 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 전류량을 조정하는 단계는 압력량이 압력 임계치 미만일 때 상기 전류량을 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 위치에서 상기 브레이크팩에 대해 상기 브레이크 액추에이터에 의해 인가된 액추에이터 힘의 양을 제어하기 위해 상기 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 변조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 브레이크 입력 디바이스에 인가된 상기 브레이크력의 양을 감지하는 단계;
상기 감지 단계에 기초하여 전류량을 결정하는 단계; 및
상기 제동 동작의 실행 중에 상기 브레이크 액추에이터에 전류량을 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
차량의 브레이크팩의 브레이크 간극을 제어하는 방법이며,
제1 브레이크 액추에이터, 제2 브레이크 액추에이터, 브레이크 입력 디바이스, 및 제1 출력 및 제2 출력을 포함하는 크로스-드라이브 변속기를 제공하는 단계;
상기 브레이크 입력 디바이스로부터 브레이크 명령을 수신하는 단계로서, 상기 브레이크 명령은 원하는 브레이크력을 성취하기 위해 운전자에 의해 상기 브레이크 입력 디바이스에 인가된 브레이크력의 양에 기초하는, 수신하는 단계;
상기 브레이크 명령에 응하여, 상기 제1 출력에 상기 제1 브레이크 액추에이터를 그리고 상기 제2 출력에 상기 제2 브레이크 액추에이터를 인가하는 단계로서, 상기 제1 브레이크 액추에이터는 시작 위치로부터 제1 인가 위치로 이동되고, 상기 제2 브레이크 액추에이터는 시작 위치로부터 제2 인가 위치로 이동되는, 인가 단계;
상기 인가 단계 중에 상기 제1 브레이크 액추에이터의 제1 축방향 이동을 검출하는 단계;
상기 인가 단계 중에 상기 제2 브레이크 액추에이터의 제2 축방향 이동을 검출하는 단계;
상기 제1 축방향 이동을 제1 간극 임계치에 그리고 상기 제2 축방향 이동을 제2 간극 임계치에 비교하는 단계; 및
상기 비교 단계의 결과에 기초하여 이들의 각각의 시작 위치에 대한 상기 제1 브레이크 액추에이터 및 상기 제2 브레이크 액추에이터의 위치를 조정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 브레이크 액추에이터 및 상기 제2 브레이크 액추에이터의 상기 조정된 위치는 상기 원하는 브레이크력에 기초하는, 방법.
제11항에 있어서, 그 각각의 시작 위치로부터 그 각각의 인가 위치로 그 축방향 이동을 제어하기 위해 상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 제1 전류량을 송신하는 단계, 및 그 각각의 인가 위치로부터 그 복귀 위치로 그 이동을 제어하기 위해 상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 제2 전류량을 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 전류량은 상기 제2 전류량과는 상이한, 방법.
제12항에 있어서, 각각의 축방향 이동이 각각의 간극 임계치를 초과하지 않으면 상기 인가 위치로부터 상기 시작 위치로 상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터를 이동하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 의해 인가 위치에서 각각의 제1 또는 제2 출력에 인가된 브레이크 액추에이터 압력량을 검출하는 단계;
상기 브레이크 액추에이터 압력량을 압력 임계치에 비교하는 단계; 및
상기 브레이크 액추에이터 압력 비교 단계에 기초하여 상기 인가 위치로 이동할 때 상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1 출력에 대해 상기 제1 브레이크 액추에이터에 의해 인가된 액추에이터 힘의 양을 제어하기 위해 상기 제1 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 변조하는 단계; 및
상기 제2 출력에 대해 상기 제2 브레이크 액추에이터에 의해 인가된 액추에이터 힘의 양을 제어하기 위해 상기 제2 브레이크 액추에이터에 송신되는 전류량을 변조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
브레이크 마모를 검출하는 방법이며,
제1 브레이크 액추에이터, 제2 브레이크 액추에이터, 브레이크 입력 디바이스, 및 제1 브레이크팩을 갖는 제1 출력 및 제2 브레이크팩을 갖는 제2 출력을 포함하는 크로스-드라이브 변속기를 제공하는 단계;
상기 브레이크 입력 디바이스로부터 브레이크 명령을 수신하는 단계로서, 상기 브레이크 명령은 원하는 브레이크력을 성취하기 위해 운전자에 의해 상기 브레이크 입력 디바이스에 인가된 브레이크력의 양에 기초하는, 수신하는 단계;
상기 브레이크 명령에 응하여, 상기 제1 브레이크팩을 인가하기 위해 상기 제1 브레이크 액추에이터를 그리고 상기 제2 브레이크팩을 인가하기 위해 상기 제2 브레이크 액추에이터를 제어하는 단계로서, 상기 제1 브레이크 액추에이터는 시작 위치로부터 상기 제1 브레이크팩이 인가되는 제1 인가 위치로 축방향으로 제어되고, 상기 제2 브레이크 액추에이터는 시작 위치로부터 상기 제2 브레이크팩이 인가되는 제2 인가 위치로 이동되는, 제어 단계;
상기 제어 단계 중에 상기 제1 브레이크 액추에이터의 제1 축방향 이동을 검출하는 단계;
상기 제어 단계 중에 상기 제2 브레이크 액추에이터의 제2 축방향 이동을 검출하는 단계;
상기 제1 축방향 이동을 제1 마모 임계치에 그리고 상기 제2 축방향 이동을 제2 마모 임계치에 비교하는 단계;
상기 제1 축방향 이동이 상기 제1 마모 임계치를 초과하거나 상기 제2 축방향 이동이 상기 제2 마모 임계치를 초과하면 임계치 경보를 송신하는 단계; 및
제동 이벤트 중에 상기 브레이크력을 보유하는데 불능성이 존재하면 브레이크력 경보를 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서,
제1 제동 동작 중에 상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 의해 그 각각의 브레이크팩에 인가된 제1 액추에이터 힘의 양을 감지하는 단계;
후속의 제동 동작 중에 상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 의해 그 각각의 브레이크팩에 인가된 제2 액추에이터 힘의 양을 감지하는 단계;
상기 제2 액추에이터 힘의 양이 상기 제1 액추에이터 힘의 양 미만이면 상기 제1 또는 제2 축방향 이동 중에 상기 제1 또는 제2 브레이크 액추에이터에 의해 진행된 거리를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1 축방향 이동이 상기 제1 마모 임계치를 초과할 때 상기 제1 브레이크팩이 교체될 필요가 있는 것을 진단하는 단계; 및
상기 제2 축방향 이동이 상기 제2 마모 임계치를 초과할 때 상기 제2 브레이크팩이 교체될 필요가 있는 것을 진단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 브레이크 액추에이터의 위치를 결정하기 위한 초기화 루틴을 실행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 임계치 경보를 송신하는 단계는 과잉의 브레이크 마모를 지시하는 가청 또는 시각적 경보를 통신하는 단계를 포함하는, 방법.