KR20010049990A - 트랜스미션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서 에러 시에 변속기의 안전한 동작을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

트랜스미션{gearbox}

본 발명은 다수의 절환가능한 단(switchable stage)을 가지는 자동 변속기의 제어 방법 및 그를 위한 장치 및 이 방법의 실시를 위한 장치를 가지는 자동 변속기에 관한 것이다.

그러한 자동 변속기는 대개 선택 구간(selection path)과 각각의 단에 할당된 여러 시프트 구간(shift path)을 가지며, 이 경우 이 시프트 구간은 선택 구간으로부터 시작한다. 이때, 시프트 엘리먼트(shift element)가 전자 유니트(electronic unit)에 의해 제어되는 하나 이상의 액추에이터에 의해 동작되어 변속기의 기어를 시프트시킨다. 이는, 예를 들어, DE 197 34 023에 개시되어 있다.

그러한 변속기 동작에 있어서, 선택 구간과 시프트 구간에 있는 시프트 엘리먼트의 위치들이 센서를 이용해 검출되고, 넣고자 하는 기어를 넣는 조작이 센서 신호에 의해 제어된다. 선택 구간의 방향에 있는 시프트 엘리먼트의 검출을 위한 센서가 고장나면, 이 시스템은 어느 기어로 스위칭되는지를 더 이상 분명하게 구분할 수 없게 되어 전진 기어로 변속되는 대신에 후진 기어로 변속되는 일이 발생할 수도 있다. 이는 안전에 위험한 상황을 초래할 수 있다. 예를 들어 전진 주행으로 자동차의 속도가 큰 경우 후진 기어로 변속되면, 한 편으로는 엔진 및/또는 변속기가 파손되거나 및/또는 동승자 및/또는 다른 운전자가 위험하게 될 수도 있다. 그러나, 정지 시에도 전진 기어가 후진 기어로 바뀌는 경우 안전에 위험한 상황이 초래될 수 있는데, 왜냐하면 운전자가 이런 상황을 고려하지 않아서 당황할 수 있기 때문이다.

본 발명의 목적은 특히 안전이라는 관점에서 자동 변속기를 개선하는 전술한 종류의 제어 방법을 제공하는데 있다.

이는 청구항 1에 따라 긴급 동작 모드인 경우에서 선택 구간과 관련하여 후진 기어의 시프트 구간에 대해 마주하는 쪽에 배열된 기어로만 시프트됨으로써 달성된다.

선택 방향으로 센서의 고장이 검출되고 이것 안에서 앞서 선택된 기어 또는 단으로만 기어 선택이 제한되면, 긴급 동작 모드가 콘트롤된다.

또한 자동차가 실제 정지해 있으며 그와 동시에 운전자가 후진 기어 변속을 위해 시프트 레버 조작을 하면 그 때 후진 기어의 단으로 스위칭되는 것이 바람직하다. 이는 후진 기어로 시프트하려는 운전자에게는 제어가능한 상황을 만들어 준다. 선택 센서(selection sensor)의 정보 부재 또는 이 센서의 잘못된 정보 때문에 전진 기어가 넣어지는 경우에 대해, 운전자는 의식적으로 예를 들어 브레이크 조작 또는 시프트 레버의 조작을 이용해 그에 반응할 수 있다.

후진 기어를 넣기 위한 자동 동작은 운전자측의 정보 또는 행동 또는 조작에 대한 별도의 조건없이는 이루어지지 않는 것이 유리하다.

또한, 시프트 엘리먼트의 위치의 검출을 위한 센서가 선택 구간에서 에러 없이 동작하지 않거나 결함을 가지면, 상기 전자 유니트가 긴급 동작 모드로 스위칭되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 방법의 실시를 위한 변속기의 기어 선택의 자동 실행을 위한 장치 및 그러한 장치를 가지는 자동 변속기에 관한 것이다.

도 1은 자동 변속기를 가지는 자동차의 개략도.

도 2는 가동 장치(actuating device).

도 3은 기어 시프팅 게이트(gear shifting gate)

도 4는 기어 시프팅 게이트.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 〉

1 : 드라이브 유니트 2 : 토크 트랜스미션 시스템

3 : 변속기 4 : 디퍼렌셜

5 : 피동 샤프트 6 : 차륜

7 : 제어 유니트 8, 11 : 액추에이터

20 : 엔진 일렉트로닉스 23 : 가스 페달

24, 98, 99 : 센서 201 : 전기 모터

302, 303, 304, 305, 306, 307 : 시프트 구간

A : 축 R : 후진 기어

본 발명은 도면을 참조하여 설명된다.

도 1에는 구동열(drive train)에 있는 변속기(3), 클러치와 같은 토크 트랜스미션 시스템(torque transmission system)(2) 및 내연기관과 같은 구동 엔진(drive engine)(1)을 가지는 자동차(100)의 개략도가 도시되어 있다. 또한, 차동장치(4)가 도시되어 있으며, 피동 샤프트(5)와 이 피동 샤프트에 의해 구동되는 차륜(6)이 도시되어 있다. 여기에 도시되지 않은 차속 센서(speed sensor) 역시 차륜에 배열되어 있으며, 이 경우 이 차속 센서는 차륜의 속도를 검출한다. 이 차속 센서는 예를 들어 ABS처럼 다른 전자 유니트에도 기능적으로 속할 수 있다. 제어 유니트(control unit)(7)를 이용해 하나 이상의 차속 및/또는 변속기 속도가 하나 이상의 차륜 속도로부터 결정된다.

상기 구동 유니트(1)는 하이브리드 구동장치(hybrid-drive)로서, 예를 들어 전기 모터, 프리휠(free-wheel)이 있는 플라이휠 및 내연기관을 구비하고 있다.

상기 토크 트랜스미션 시스템(2)은 마찰 클러치로서 형성되어 있으며, 이 경우 상기 토크 트랜스미션 시스템은 예를 들어 자기 동력 클러치(magnetic powder clutch), 다판 클러치(multi plate clutch) 또는 토크 컨버터 록업 클러치(torque converter lockup clutch) 또는 다른 클러치를 가지는 토크 컨버터로서도 구성될 수 있다. 이 마찰 클러치는 마모를 조정(adjusting)하고, 자동으로 중심을 조정(self-aligning)하는 클러치로서도 형성될 수 있다.

상기 변속기(3)는 특히 자동 변속기이며, 이것은 어느 한 장치를 이용해 자동적으로 동작될 수 있다. 이 장치는 변속기의 기어를 시프트하기 위해 변속기에서 하나 이상의 작동 또는 시프트 엘리먼트(actuating or shift element)를 가동하기 위한 액추에이터를 포함한다. 그 때문에 액추에이터를 이용해 자동적인 기어 선택이 이루어진다. 또한, 액추에이터의 제어를 위해 전자 유니트처럼 전자 제어 유니트가 제공된다. 변속기(3)를 자동적으로 작동하기 위한 장치는 제어 유니트(7) 및 이 제어 유니트(7)에 의해 제어되는 액추에이터(8)를 포함한다. 마찬가지로, 이 제어 유니트(7)는 액추에이터(11)를 제어하여 토크 트랜스미션 시스템(2)을 자동적으로 가동시킨다. 도 1에서 제어 유니트(7)와 개략적으로 도시된 액추에이터(8)가 파악된다. 이 제어 유니트(7)는 예를 들어 토크 트랜스미션 시스템과 변속기를 제어하는 통합형(integrated) 제어 유니트로서 형성될 수 있다. 또한, 엔진 전자장치(engine electronics) 역시 제어 유니트 안에 통합될 수 있다. 마찬가지로, 이 토크 트랜스미션 시스템 및 변속기 또는 상기 토크 트랜스미션 시스템과 변속기의 가동을 위한 액추에이터(7, 11)의 제어는 여러 제어 유니트에 의해 실시될 수 있다.

마찬가지로, 상기 제어 유니트들은 토크 트랜스미션 시스템, 변속기 및/또는 엔진 제어 장치와 분리되어 배열되어 있으며 데이터 전송선(data line) 및/또는 신호선(signal line)에 의해 연결된다.

또한, 센서들을 가지는 제어 유니트들 또는 전자 유니트들이 신호에 의해 접속되고, 이때 상기 센서들은 상기 제어 유니트(들)에 실제 동작점(actual operating point)의 동작 변수를 전달한다.

마찬가지로, 이 제어 유니트는 필요한 모든 정보를 데이터 전송선 또는 데이터 버스에 의해 제공받는다.

상기 제어 유니트(7)는 컴퓨터 유니트를 장착하여 입력되는 신호와 시스템 값(system value)을 수신하고 처리하여 저장하고 리콜(recall)하고 전달할 수 있다. 또한, 이 제어 유니트는 가동에 사용할 액추에이터의 제어를 위한 및 다른 전자 유니트에 전달하기 위한 제어값 및/또는 신호를 발생시킨다.

상기 토크 트랜스미션 시스템(2)은 플라이휠(2a)에 장착되거나 또는 이것과 연결되어 있다. 이 플라이휠은 하나의 플라이휠로서 구성되거나 또는 1차 질량체(primary mass) 및 2차 질량체(secondary mass)를 가지는 분리형(divided) 플라이휠로 구성될 수 있으며, 이 경우, 예를 들어 1차 질량체와 2차 질량체 사이에서와 마찬가지로, 상기 개별 질량체들 사이에 비틀림 진동 방지 장치(torsional vibration damping device)가 배열되어 있다. 또한 스타터 크라운 기어(starter crown gear)(2b)가 플라이휠에 배열되어 있다. 상기 클러치는 마찰 라이닝(frictional lining)을 구비한 클러치 디스크(2c)와 압력판(2d) 및 클러치 커버(2e) 및 디스크 스프링(2f)을 갖는다. 자동으로 중심을 조정하는 클러치는 별도로 이동 및 마모 조정(wear-adjusting)을 할 수 있는 수단을 더 가지고 있으며, 이 경우 예를 들어 힘 또는 변위 센서(force or displacement sensor)와 같은 센서가 제공되고, 이 센서는 예를 들어 마모 때문에 조정이 필요하게 되므로 그의 검출 시에 자동적으로 조정이 이루어지는 그런 상황을 검출하게 된다.

이 토크 트랜스미션 시스템은 예를 들어 릴리즈 베어링(release bearing)(10)을 가지는 디스인게이저(disengager)(9)를 이용해 가동된다. 이 제어 유니트(7)는 액추에이터(11)를 제어하며, 이 액추에이터는 클러치를 가동시킨다. 이 디스인게이저의 가동은 전자기적으로, 전기유압식으로 예를 들어 압력 수단(pressure mean)에 의해 가동되고, 유압식으로 또는 다른 가동 메카니즘을 이용해 이루어진다. 이 릴리즈 베어링(10)을 가지는 디스인게이저(9)는 중앙 디스인게이저(central disengager)로서 형성되어 있으며, 기어 입력 샤프트에 대해 동축으로 배열되어 있고, 예를 들어 클러치의 디스크 스프링 설형부(tongue)의 이동을 통해 클러치를 결합 및 분리시킨다. 그러나 이 디스인게이저는 릴리즈 베어링 또는 그에 필적할만한 엘리먼트를 가동하고, 이동시키거나 제어하는 기계식 디스인게이저로서 구성될 수도 있다.

상기 액추에이터(8)는 특히 하나 이상의 출력 엘리먼트 또는 가동 엘리먼트를 이용하거나 또는 다수의 출력 엘리먼트 또는 가동 엘리먼트를 이용하여 시프트 및/또는 선택을 하기 위한 변속기(3)를 가동시킨다. 이 시프트 및/또는 선택 동작의 제어는 기어의 형태에 따른다.

특히, 중앙의 선택 샤프트(selector shaft)를 가지는 변속기가 고려될 수도 있으며, 이 경우 시프트 또는 선택 동작은 중앙의 선택 샤프트의 축방향으로의 동작을 통해 또는 원주 방향으로의 동작을 통해 또는 그 반대로 이루어질 수 있다. 액추에이터는 예를 들어 가동 엘리먼트를 이용해 중앙 선택 샤프트를 축방향으로 가동하고 다른 가동 엘리먼트를 이용해 원주 방향으로 상기 샤프트를 가동한다. 이 때 시프트 운동은 원주 방향으로 이루어지고 선택 운동은 축방향으로 또는 그 반대로 이루어진다.

마찬가지로, 시프트기어 로드(gearshift rod)를 가지는 변속기를 고려할 수도 있으며, 이 경우 시프트 과정에서 기어를 시프트하기 위해 상기 시프트기어 로드는 축방향으로 가동되고, 선택 과정은 가동된 시프트기어 로드의 선택을 통해 이루어진다.

상기 샤프트 또는 시프트기어 로드는 변속기 내부에 있는 시프트 엘리먼트를 의미하거나 또는 상기 샤프트는 가동 시에 기어 내부에서 그와 같은 것을 가동시킨다. 상기 액추에이터(8)는 중앙 선택 샤프트, 샤프트 또는 시프트기어 로드 또는 다른 시프트 엘리먼트처럼, 직접 또는 간적적으로 변속기 내부에 있는 시프트 엘리먼트를 가동하여 기어를 넣거나 빼거나 또는 기어를 변경시킨다.

상기 제어 유니트(7)는 신호 접속라인(12)에 의해 액추에이터(8)와 연결되어 있어서, 제어 신호 및/또는 센서 신호 또는 동작 상태 신호가 교환되거나, 전송되거나 문의될 수 있다. 또한 신호 접속라인(13, 14)이 이용되고, 이것에 의해 상기 제어 유니트는 다른 센서 또는 전자 유니트와 적어도 부분적으로 연결되어 있다. 그러한, 다른 전자 유니트는 예를 들어 엔진 전자장치, ABS 전자장치 또는 앤티-슬립 콘트롤 전자장치(anti-slip control electronics)가 될 수 있다. 상기에서 다른 센서란 일반적으로 차량의 동작 상태를 특성화하거나 또는 검출하는 센서들, 예를 들면 엔진 또는 차륜의 차속 센서, 스로틀밸브 포지션 센서(TPS), 가스 페달 포지션 센서 또는 다른 센서를 말한다. 이 신호 접속라인(15)은 예를 들어 CAN-버스처럼 데이터 버스와의 연결을 형성하고, 이 데이터 버스를 자동차 또는 다른 전자 유니트의 시스템 데이터가 사용하는데, 왜냐하면 이 전자 유니트가 일반적으로 컴퓨터 유니트를 통해 서로 네트워크되어 있다.

자동 변속기가 시프트되거나 기어 체인지를 이루기 위해, 이것이 자동차의 운전자에 의해 초기화(initialize) 되어야 하고, 이 경우 운전자는 예를 들어 스위치, 버튼 또는 다른 기어 선택 장치(40)를 이용해 고속 또는 저속 기어 변경을 위한 신호를 전달해야 한다. 또한, 넣고자하는 그 다음 기어의 선택을 위한 신호 역시 전달될 수 있을 것이다. 그에 상응하게, 전자식 시프트 레버(electronic shift lever)를 이용해서도 변속기가 어느 단으로 시프트되는지에 대한 신호가 이용될 수 있다.

다른 변속기 프로그램(gearbox program)에서 변속기의 자동 동작이 선택될 수 있으므로, 실제적인 기어의 선택은 동작 변수(operating parameter)에 의존하여 실시되고 상황에 따라서는 시프트 과정이 자동적으로 도입된다. 그러나 자동 변속기는 예를 들어 특성값 또는 특성 곡선을 이용해서도 그리고 일정한 설정된 점들에서 센서 신호에 기초하여 기어 체인지를 자동적으로 실시하며, 운전자가 기어 체인지를 시킬 필요가 없다.

또한, 예를 들어 기어 입력과 기어 출력 사이에 구동 결합(drive connection)이 없는 중립 위치(N)가 조정된다. 또한, 파킹 록(parking lock)이 구현되어 있는 주차 위치(P)가 선택될 수 있다. 이 파킹 위치는, 예를 들어 시동키(51)가 시동 잠금장치(ignition lock)에서 빼내지고 자동차의 동작 상태가 이를 허용하면, 자동적으로 선택된다. 예를 들어 고속에서 시동키가 빠지면, 이런 상황에서 주차 브레이크가 자동적으로 넣어져서는 안된다.

그러므로, 이 기어 선택 유니트(40)는 운전자 쪽의 수동식 기어 선택(manual gear selection)과 같은 영역(M), 주행 동작을 위한 자동적인 기어 선택과 같은 영역(D), 주차 브레이크와 같은 영역(P) 및/또는 중립 위치와 같은 영역(N)으로 조정될 수 있다. 또한, 예를 들어 스위치 또는 레버에 의해 수동식 시프트가 도입될 수 있다.

자동차는 전자식 가스 페달(23) 또는 로드 레버(load-lever)를 구비하는 것이 바람직하며, 이 경우 상기 가스 페달(23)을 제어하는 센서(24)를 이용해 상기 엔진 전자장치(20)는 예를 들어 연료 공급, 점화 시점, 분사 시점 또는 스로틀밸브 위치를 엔진(1)의 신호선(21)에 의해 제어한다. 센서(24)를 구비한 전자식 가스 페달(23)은 신호선(25)에 의해 엔진 일렉트로닉스(20)와 신호적으로 연결될 수 있다. 이 엔진 전자장치(20)는 상기 신호선(22)에 의해 제어 유니트(7)와 신호 연결되어 있다. 또한 변속기 제어 전자장치(30) 역시 상기 유니트(7과 20)와 신호적으로 연결되어 있다. 이를 위해 전동식 스로틀밸브 제어가 바람직하며, 이 경우 이 스로틀밸브의 위치는 엔진 전자장치를 이용해 제어된다. 그러한 시스템에서는 가스 페달에 대한 직접적인 기계식 연결이 더 이상 불필요하다.

또한, 자동차는 운전자의 엔진 스타트 시도에 기초하여 예를 들어 시동잠금장치에서 시동키(51)를 동작하여 엔진의 스타트를 위해 엔진 전자장치와 스타터를 제어하는 엔진 스타팅 장치(50)를 사용한다.

도 1에는 선택 방향으로 시프트 엘리먼트의 위치를 검출하기 위한 센서(99)와 시프트 방향으로 시프트 엘리먼트의 위치를 검출하기 위한 센서(98)가 개략적으로 도시되어 있다. 이들 센서 신호는 제어 유니트에 전송된다.

도 2에는 변속기의 중앙 선택 샤프트의 시프트 및 선택 동작을 실행하기 위해 변속기의 자동 동작을 위한 본 발명의 액추에이터 장치가 도시되어 있으며, 여기에서 상기 샤프트의 축방향 이동 및 회전처럼 각각의 동작을 위해 전기 모터가 제공된다.

상기 장치(200)는 전기 모터(201)를 가지며, 이것은 피동측에서 웜기어의 웜(203)을 가지고 있다. 이 웜(203)은 샤프트에 의해 피니언과 같은 치차(212)와 연결되는 웜휠(205)과 맞물린다. 이 피니언은 세그먼트 치차(213)의 톱니와 맞물린다. 시프트 핑거(shift finger; 215)가 상기 세그먼트 치차(213)와 회전할수 없게 지지되어 축상에 고정 연결되거나 일부재로 형성된다. 상기 시프트 핑거(215)는 시프트기어 포크 마우스(shiftgear fork mouth)(216)와 결합한다. 핑거(215)가 회전하는 동안 상기 시프트기어 포크가 동작하고 기어가 넣어진다. 이는 전기 모터(202)를 이용한 작동을 통해 제어된다. 이 모터는 역방향으로도 동작되어 상기 핑거(215)를 왕복 회전시킨다. 그러므로 변속기에서 어느 한 기어 또는 다른 기어가 넣어지게 된다.

중앙의 선택 샤프트(211)의 축을 따라서 상기 시프트 핑거(215)를 이동시킴으로써 상기 시프트 핑거는 시프트기어 포크 마우스와 맞물리므로 넣고자 하는 기어 또는 그에 상응하는 시프트 구간 또는 변속기에서 그에 상응하는 기어 그룹(gear group)이 선택된다. 상기 중앙 선택 샤프트(211)의 축을 중심으로 시프트 핑거(215)의 회전을 통해 시프트기어 포크의 이동이 해당 시프트기어 로드를 따라서 이루어지고 기어 시프팅(gear shifting)이 야기된다.

이 기어 시프팅에 필요한 상기 시프트 핑거(215)의 회전 운동 및 리프트 운동을 발생하기 위해 상기 스위칭 모터(switching motor)(201)와 선택 모터(selection motor)(202)가 이용되고 제어 유니트에 의해 제어된다.

이 스위칭 모터는 그의 회전 운동을 에너지 어큐뮬레이터(energy accumulator)처럼 중간에 스위칭되고 예비 응력을 받는 탄성(elasticity)을 가지는 웜휠과 웜으로 이루어진 웜기어에 의해 그것으로부터 시프트를 위한 피니언(212)에 전달한다. 웜휠(205), 탄성 및 세그먼트 치차와 같은 피니언(212)이 풀 플로우팅 액슬(full floating axle)(214) 상에서 회전할 수 있게 지지되어 있으며, 이것은 한 쪽에서 스위칭 모터의 하우징에 그리고 다른 쪽에서는 액추에이터 하우징(218)에 지지되어 있다. 이 액슬(214)은 액추에이터의 하우징의 양측에도 수용되어 지지될 수 있다.

상기 탄성의 구동측과 웜휠(205)의 연결 및 토크 전달 그리고 시프트하기 위한 피니언(212)과 탄성의 피동측의 연결이 전술한 바처럼 이루어진다. 스퍼 기어 톱니를 이용해 회전 운동이 피니언(212)으로부터 세그먼트 치차(213)로 전달되고, 이 경우 상기 세그먼트 치차(213)와 시프트 핑거(215)는 형상 결합되거나 일부재로 형성될 수 있다. 또 다른 시프트 핑거(215a)는 세그먼트 치차(213) 또는 시프트 핑거(215)와 형상 결합되거나 세그먼트 치차(213) 또는 시프트 핑거(215)와 일부재로 구성될 수도 있다.

시프팅을 실행하기 위한 세그먼트 치차(213)와 시프트 핑거(215, 215a)가 중앙 선택 샤프트(212)와 고정 연결되고, 이것은 예를 들어 액추에이터 하우징(218) 안에 프레스된 하나 이상의 미끄럼 베어링 부시 안으로 유도된다.

이 선택 모터(202)는 그의 회전 운동을 웜기어(204)에 의해 선택 운동(selection movement)을 실행(actuating)하기 위한 피니언(206a)에 전달한다. 선택을 위해 이 웜휠(204)과 피니언(206a)은 풀 플로우팅 액슬(207)에서 회전할 수 있게 지지되어 있으며, 이것은 한쪽에서는 선택 모터의 하우징에 다른 쪽에서는 액추에이터 하우징(218)에 지지되어 있다. 중앙의 선택 샤프트(211)에 선택을 위한 스티어링 래크(206a)가 회전가능하게 지지되므로, 중앙 선택 샤프트(211)가 그의 축을 중심으로 회전할 때 이 스티어링 래크(206a)는 회전되지 않는다. 톱니 파트너(toothing partner)의 톱니들이 서로에 대해 지지됨으로써 피니언(206a)과 스티어링 래크(206b)의 톱니가 서로 대향하여 병렬로 지지된다. 이 축 거리는 톱니 결합(toothing engagement)의 전체 폭에서 일정하게 유지된다.

선택을 위한 스티어링 래크(206b)는 상기 중앙 선택 샤프트(211)의 회전축에 대해 직각 방향의 표면을 갖는다. 이 중앙 선택 샤프트(211) 자체는 적절한 대응면(counter surface)을 가지므로, 피니언 톱니의 접선방향의 힘(tangential force)가 스티어링 래크에 의해 중앙 선택 샤프트(211)에 전달된다. 선택을 위한 피니언(206a)의 회전은 선택을 위한 스티어링 래크(206b)와 축을 따라서 중앙 선택 샤프트(211)를 이동시킨다. 그러므로, 상기 세그먼트 치차(213)와 핀(215, 215a)이 축방향으로 이동되므로, 이들은 다른 시프트기어 포크 마우스 안에 끼워진다.

선택을 위한 스티어링 래크(206b)의 길이의 제한을 통해 그리고 부재의 가장자리에서 코인(coin) 가공된 톱니 갭(toothing gap)처럼 구조적으로 단지 부분적인 조치를 통해 내부 스토퍼가 제공되고, 이것은 필요한 것 또는 허용된 것으로 운동 영역을 제한한다.

선택을 위해 피니언(206a)의 회전축과 중앙 선택 샤프트(211)는 직교하므로, 상기 중앙 선택 샤프트(211)에서 기어 시프팅에 필요한 리프트 및 회전 운동 영역에서 회전 운동은 선택을 위한 피니언(206a)의 위치에 무관하게 실시되고 그 반대이기도 하다.

특수한 실시예의 경우에서, 선택을 위한 상기 스티어링 래크(206b)는, 이것이 중앙 선택 샤프트의 회전축을 따라서 슬롯을 가지도록 구성된다. 이 슬롯은 회전 가이드(rotating guide)로 넘어가고, 이 경우 상기 회전 가이드는 상기 슬롯 폭보다 약간 더 큰 직경을 갖는다. 이 중앙 선택 샤프트(211)는, 직경이 상당히 감소되고 선택을 위한 스티어링 래크(206b)의 회전 가이드에 일치하게 함으로써, 어느 한 영역을 갖는다. 이 회전 가이드는 부분적으로도 예를 들어 선택을 위한 스티어링 래크(206b)의 축방향 가장자리 영역 또는 가장자리에만 실시될 수 있다. 선택을 위한 스티어링 래크는 슬롯을 이용해 중앙 선택 샤프트에 끼워진다. 상기 슬롯에 대해 중앙 선택 샤프트(211)를 약간 크게 함으로써 스냅 연결과 같은 형상 결합식 연결이 이루어진다. 위에서 언급한 내부의 스토퍼 때문에 선택을 위한 피니언이 선택을 위한 스티어링 래크(206b)와 항상 결합하고 축 거리가 위에 언급한 톱니를 통해 보장되기 때문에, 이것은 중앙 선택 샤프트에 의해 억제된다.

시프트를 위한 피니언(212)의 톱니와 세그먼트 치차(213)의 톱니는, 톱니 형상(tooth profile)이 회전축의 방향으로 연장하도록, 구성되어 있다. 중앙 선택 샤프트에 있는, 기어 시프팅에 필요한 리프트 및 회전 운동 영역에서 세그먼트 치차 및 이것과 고정 연결된 시프트 핑거의 운동은 중앙 선택 샤프트의 축 방향으로 상기 세그먼트 치차의 회전각에 무관하게 이루어진다. 시프트를 위한 피니언(212) 및 세그먼트 치차(213)의 톱니 역시, 적어도 어느 한 톱니 파트너의 톱니 헤드(head)가 다른 톱니 파트너의 바닥(foot)에 지지된 후 피니언 또는 세그먼트 휠 에지의 톱니 형상이 서로간에 프레스되도록, 구성된다. 이는 헤드를 특수하게 하여 달성된다. 이 축 거리는 톱니 결합의 전체 폭에 그리고 이동 영역 전체에 걸쳐 일정하게 유지된다.

시프트 운동이 슬라이딩 운동이 되고 선택 운동이 회전 운동이 되는 중앙 선택 샤프트(211)의 다른 운동에너지에서, 시프트 운동이 선택 운동이 되거나 그 반대가 됨으로써, 도시된 구조 원리가 이용된다.

상기 중앙 선택 샤프트(211)의 한 단부 영역은 직경이 줄어드는 영역을 가지며, 이것은 폐쇄 노브(closing knob)에 의해 폐쇄되어 있다.

이 영역은 스티어링 래크(206b)의 리세스에 의해 수용되고 회전할 수 있지만 축상에 고정 지지된다. 이를 위해 상기 스티어링 래크(206b)는 슬롯의 양 측면에서 치크(cheek)를 가지며, 이것은 스티어링 래크(206b)의 이탈을 막는다.

본 발명에 따라 구동 엔진, 변속기 및 클러치와 같은 토크 트랜스미션 시스템을 구비한 자동차가 변속기의 자동 동작을 위한 장치를 가지며, 이것은 제어 유니트 및 변속기의 단을 자동적으로 시프트/선택하기 위한 상기 제어 유니트에 의해 제어되는 하나 이상의 액추에이터를 구비하고 있다. 이 제어 유니트는 이 때 하나 이상의 센서와 신호 연결되고 상황에 따라서는 다른 전자 유니트와도 신호 결합된다. 상기 액추에이터는 기어의 시프트를 위한 변속기 엘리먼트(216)의 동작을 위한 제 1 드라이브(201)와 기어의 선택을 위한 변속기 엘리먼트(211)의 동작을 위한 제 2 드라이브(202)를 가지며, 이 경우 상기 제 1 드라이브(201)는 웜기어(203, 205)와 같은 제 1 기어 뒤에 배열되는 스퍼 기어(212, 213)를 구비한 제 1 기어에 의해 기어의 시프트를 위한 기어(216) 또는 장치(211)의 엘리먼트를 동작시키며 제 2 드라이브(202)는 웜기어(204, 204a)와 같은 제 2 기어에 의해 기어의 선택을 위한 장치(211) 또는 기어의 엘리먼트를 동작시키고, 이 웜기어(204, 204a) 뒤에 스티어링 래크(206b)와 맞물리는 스퍼 기어(206a)가 배열되고, 이 경우 상기 스티어링 래크(206b)는 축상으로 가동가능하고 회전가능한 샤프트(211)에서 회전가능하게 지지되어 수용된다.

상기 샤프트(211)가 제 2 드라이브(202)를 이용해 웜기어(204, 204a)와 그 뒤에 연결된 치차(206a) 및 스티어링 래크(206b)에 의해 축방향으로 상승 및 하강될 수 있다. 이 샤프트(211)는 제 1 드라이브(201)를 이용해 웜(203) 및 웜휠(205) 및 상황에 따라서는 그 뒤에 연결된 스퍼 기어(212, 213)에 의해 회전될 수 있다. 이를 위해 상기 샤프트(211)는 상기 장치의 하우징 안에 적어도 한쪽에 지지된다. 이 샤프트(211)는 제 1 드라이브(201)를 이용해 회전될 수 있으며 제 2 드라이브(202)를 이용해 축방향으로 상승 및 하강될 수 있고, 이 경우 상기 스티어링 래크(206b)는 샤프트(211)에 축상에 고정 수용되지만 회전가능하게 수용될 수도 있으며 비록 샤프트가 회전할지라도 상기 스티어링 래크(206b)와 맞물리는 치차(206a)에 대해 회전하지는 않는다. 이를 위해 스티어링 래크와 치차는 톱니를 이용해 서로 센터링된다. 이 스티어링 래크(206b)는 보어 또는 슬롯을 축방향으로 가지며, 이것은 샤프트(211)에서 직경이 작아지는 영역을 회전가능하게 수용하지만 축방향으로 고정 수용되기도 한다. 이 샤프트(211)가 상기 스티어링 래크(206a)를 회전가능하게 지지하는 직경이 줄어드는 영역을 가지며, 이 경우 끝 정지부는 상기 스티어링 래크를 축방향으로 고정하는 샤프트와 연결되어 있다. 이 끝 정지부는 샤프트와 일부재로 형성되는 것이 유리하다. 다른 실시예에서, 상기 스티어링 래크는 샤프트와 형상 결합한다. 다른 실시예에서 상기 스티어링 래크는 나사산을 이용해 샤프트와 연결된다.

상기 스티어링 래크는 축방향으로 연장하는 예를 들면 보어와 같은 중앙 리세스 및 축방향으로 연장해 있는 슬롯을 가지며, 이 경우 이 스티어링 래크는 슬롯 양측에서 상기 슬롯을 제한하는 유연한 탄성 치크(elastic cheek)를 갖는다.

상기 스티어링 래크는 실제 중공형으로 형성되고, 이 경우 상기 스티어링 래크의 슬롯은 치크 영역에서 톱니에 대향하여 배열되어 있다.

상기 스티어링 래크(206b) 및/또는 이것과 맞물리는 치차(206a)가 합성수지 소재로 만들어지는 것이 유리하다.

선택 과정에서, 상기 시프트 핑거(215) 또는 시프트 핑거(215a)는 시프트 엘리먼트로서 축(A)을 따라서 축방향으로 이동된다. 이 때 한 지점 또는 시프트 구간는 선택 구간에서 선택된다. 이는 본 실시예에서 상기 시프트 기어 포크(216) 중 어느 하나가 선택되었음을 의미한다. 이 시프트 과정에서 상기 시프트 핑거(215) 또는 시프트 핑거(215a)는 축(A)을 중심으로 회전한다. 이는 각각 선택된 시프트기어 포크의 이동을 야기시킨다.

도 3에는 시프트 구간과 선택 구간를 가지는 기어의 기어 시프팅 게이트(300)가 도시되어 있다. 이 선택 구간(301)는 개별 기어 또는 단(1, 2, 3, 4, 5)과 후진 기어(R)의 시프트 구간(302, 303, 304, 305, 306, 307)을 수평 방향으로 연결시킨다. 선택 방향에 또는 선택 구간에 있는 시프트 엘리먼트의 검출을 위한 센서가 결함을 가지거나 적어도 단시간 고장이 나는 경우에 대해, 음영처리된 시프트 구간(303, 304, 305)이 제어되지 않는다. 선택 방향의 검출을 위한 센서가 고장나는 경우에 대해 기어 선택을 제한하는 장점은 무의식적으로 후진 기어로 시프트되지는 않는다는 것이다.

본 발명에 따라 자동 변속기의 제어를 위한 방법이 제공되고, 이 경우 상기 변속기는 다수의 시프트 가능한 단, 선택 구간과 각각의 단에 할당된 다른 시프트 구간과 함게 형성되어 있으며, 이 경우 상기 시프트 구간는 선택 구간에서 시작하고, 긴급 주행 모드의 경우에서는 단지 단(2, 4)으로 시프트되고, 이것은 선택 구간(301)과 관련하여 후진 기어(R)의 시프트 구간에 대해 마주하는 쪽에 배열되어 있다. 이는 도 3의 기어 시프팅 게이트(300)에서 의미하는 바는 긴급 주행 모드의 경우에서 2단과 4단으로만 스위칭되고 1, 3, 5의 단은 편리함의 희생에도 불구하고 제어되지 않는데, 왜냐하면 그것이 선택 구간(301)과 관련하여 후진 기어의 구간(302)과 동일한 쪽에 위치하기 때문이라는 것이다.

도 4에는 시프트 구간과 선택 구간를 가지는 변속기의 기어 시프팅 게이트(400)가 도시되어 있다. 이 선택 구간(401)은 개별 기어 또는 단(1, 2, 3, 4, 5)과 후진 기어(R)의 시프트 구간(403, 404, 405, 406, 407, 402)을 수평 방향으로 연결시킨다. 선택 방향에 또는 선택 구간에 있는 시프트 엘리먼트의 검출을 위한 센서가 결함을 가지거나 또는 적어도 단시간 고장나는 경우에는 음영 처리된 시프트 구간(406, 407)이 제어되지 않는다. 선택 방향의 검출을 위한 센서가 고장나는 경우에 기어 선택을 제한하는 장점은 무의식적으로 후진 기어로 스위칭되지 않는다는 점이다.

본 발명에 따라 자동 변속기의 제어를 위한 방법이 제공되고, 이 경우 이 변속기는 다수의 스위칭가능한 단과 함게, 선택 구간 및 각각의 단에 할당된 다른 시프트 구간과 함께 형성되고, 이 시프트 구간는 선택 구간으로부터 시작하고, 이 경우 긴급주행 모드의 경우에서는 1, 3, 5단으로만 시프트되고, 이들은 선택 구간(401)과 관련하여 후진 기어(R)의 시프트 구간(402)에 대해 마주하는 쪽에 배열되어 있다. 이는 도 4의 기어 시프팅 게이트(400)에서 긴급 주행 모드의 경우에서 1, 3, 5단으로만 시프트(switching)되고 편리함의 희생에도 불구하고 2, 4단은 제어되지 않는데, 왜냐하면 그들이 선택 구간(401)과 관련하여 후진 기어의 구간(path)(402)과 같이 동일한 쪽에 위치하기 때문임을 의미한다.

예를 들어, 선택 방향으로의 동작을 모니터링하기 위한 센서의 고장이 검출되면 긴급 동작 모드로 스위칭된다. 이는, 센서로부터 제공되는 신호가 설정된 값 영역 외부에 위치하고 이 신호가 바람직하지 않은 것으로 평가되고 제어 유니트가 에러 또는 고장을 검출하고 긴급 동작 모드로 스위칭되어 동작의 안전성이 약간의 제한 사항만으로도 유지될 수 있게 됨으로써, 예를 들어 제어 또는 전자 유니트에 의해 검출된다.

긴급 동작 모드의 경우에서 이용가능한 기어의 제한은 본 발명의 다른 실시예에서 차속의 조건과 관련되어 있다. 이 경우, 차속이 예를 들어 트랜스미션 스피드(transmission speed)처럼 설정값보다 크면, 차단된 기어로 스위칭되지 않는다.

긴급 동작 모드에서 후진 기어로의 변속이 완전히 억제되지 않도록 하기 위해, 자동차가 실제로 서있고 그와 동시에 후진 기어로의 변속을 위한 운전자의 시프트 레버 조작에서 후진 기어의 단으로 스위칭되지 않는 것이 바람직하다. 그러나 운전자의 시프트 레버 조작없이 후진 기어로의 자동 변속은 긴급 동작 모드에서 실시되지 않는다.

본 명세서에 첨부된 청구항들은 폭 넓은 특허 보호를 얻기 위해 편견없이 작성된 것이다. 출원인은 지금까지 상세한 설명 및/또는 도면에만 개시된 또 다른 특징 조합의 청구권을 유보하고 있다.

종속항에 이용된 인용 관계는 각각의 종속항의 특징을 통해 독립항의 대상으로 또 다시 형성할 수 있음을 가리킨다; 이들은 인용되는 종속항의 특징 조합들을 위한 독립적인, 물적인 보호의 달성의 포기로서 생각되지 않는다.

종속항들의 대상은 우선일에 종래 기술과 관련하여 자체의 독립적인 발명을 형성하기 때문에, 출원인은 그것을 독립항 또는 분할 설명의 대상으로 만들 수 있는 권한을 유보하고 있다. 또한 이들은 독립적인 발명을 포함하고, 이들은 앞서의 종속항들의 대상으로부터 독립적인 구성을 갖는다.

이 실시예들이 본 발명을 제한하고 있는 것으로 이해되지는 않는다. 오히려 본 개시의 범위에서 많은 변형 및 수정이 가능해지고, 특히 그러한 변형, 요소 및 조합 및/또는 예를 들어 일반적인 설명 및 실시예 및 청구항에 설명된 그리고 도면에 포함된 특징들 및 요소들 또는 방법 단계들과 관련하여 개별적으로 조합 또는 변형을 통해 상기 과제의 해결과 관련하여 당업자에게 파악될 수 있고 조합된 특징을 통해 새로운 대상 또는 새로운 방법 단계(들)이, 이들이 생산, 테스트 및 공정 방법과 관련되어 있는한, 가능한다.

Claims (5)

1. 다수의 스위칭 가능한 단, 선택 구간 및 각각의 단에 할당된, 선택 구간로부터 시작하는 여러 시프트 구간 및 하나 이상의 시프트 엘리먼트를 이용해 변속기의 단 선택의 실행을 하기 위한, 상기 전자 유니트에 의해 제어되는 하나 이상의 액추에이터를 구비하는 자동 변속기의 제어 방법에 있어서,

   긴급 동작 모드의 경우에서, 선택 구간과 관련하여 후진 기어의 시프트 구간에 대해 마주하는 쪽에 배열되는 단으로만 스위칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 자동차가 실제 서 있고 그와 동시에 후진 기어를 넣기 위해 운전자가 시프트 레버 조작을 하면 그 때 후진 기어로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 유니트는, 선택 구간에 있는 시프트 엘리먼트의 위치의 검출을 위한 센서가 에러없이 동작하지 않으면, 긴급 동작 모드로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항에 따른 방법의 실시를 위한 자동 변속기의 자동 동작을 위한 장치.
5. 제 4 항에 따른 장치를 가지는 자동 변속기.