KR20030038710A - 벨트 변속기의 벨트 부품의 슬립 인식을 위한 방법 및시스템 - Google Patents

벨트 변속기의 벨트 부품의 슬립 인식을 위한 방법 및시스템 Download PDF

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KR20030038710A KR10-2003-7002499A KR20037002499A KR20030038710A KR 20030038710 A KR20030038710 A KR 20030038710A KR 20037002499 A KR20037002499 A KR 20037002499A KR 20030038710 A KR20030038710 A KR 20030038710A
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Abstract

본 발명은, 기어 변속비(ji)를 포함하는 벨트 변속기, 특히 무단 변속기의 벨트 부품(34)의 슬립(s)을 인식하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 벨트 부품의 슬립이 기어 변속비(ji)의 변화에 대한 평가를 통해 인식된다.

Description

벨트 변속기의 벨트 부품의 슬립 인식을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR IDENTIFYING THE DEGREE OF SLIP OF A BELT PART OF A BELT TRANSMISSION}
벨트 변속기에 있어서, 두 개의 회전하는 부재 사이에서 토크를 전달하는 벨트 부품에 슬립이 발생한다는 것, 즉 헛돌거나 미끄러진다는 것이 문제점이다. 슬립의 발생 시에는 벨트 변속기의 심각한 손상이 발생될 수 있으며, 특히 벨트 부품의 마모가 증가할 수 있다. 또한 벨트 부품에 강한 슬립이 발생되는 경우에는 기어가 파괴될 수 있다.
전술된 문제점은 특히 무단 변속기에서 중요한 의미를 가진다. 무단 변속기는 무단으로 작동하는 기어이다(CVT = "Continously Variable Transmission"). 이 무단 변속기는 주로 두 개의 베벨 기어쌍 및 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어로서 설계된 벨트 부품을 포함한다. 하나의 베벨 기어쌍은 예를 들어 내연 엔진과같은 구동 장치와 결합되고, 다른 하나의 베벨 기어쌍은 출력부와 결합된다. 무단 변속기의 변속 조절 및 벨트 부품의 장력 조절을 위하여 구동 베벨 기어쌍 및 출력 베벨 기어쌍은 일반적으로 각각 하나의 축방향 고정형 베벨 기어와 축방향 이동형 베벨 기어로 구성된다. 구동 베벨 기어쌍은 구동 기어 또는 일차 기어로도 불리고, 출력 베벨 기어쌍은 출력 기어 또는 이차 기어로도 불린다. 축방향 이동형 베벨 기어의 벨트 부품 방향으로의 압착은 일반적으로 예를 들어 펌프를 통한 유압의 구축을 통해 이루어진다. 적절한 유압을 선택함으로써 무단 변속기의 원하는 변속비 및 요구되는 벨트 부품의 장력을 조절할 수 있다. 베벨 기어의 유압 구동 장치를 위한 펌프는 예를 들어 내연 엔진을 통해 구동될 수 있다. 내연 엔진에서 구동 베벨 기어쌍으로의 동력 전달을 위해 예를 들어 전진 클러치 및 후진 클러치가 포함된 유성 기어 세트 및 회전 토크 변환기가 존재할 수 있다. 일반적으로 압착력의 증대를 통해 벨트 부품의 슬립이 방지될 수 있지만, 증대된 압착력은 예를 들어 펌프 손실과 같은 원치 않는 손실을 증가시킨다. 따라서 압착력 조절 장치 또는 제어 장치는 한편으로는 최소한의 압력 손실과 다른 한편으로는 억제되어야 하는 슬립 사이에서 최적 조건을 찾아야 한다. 이와 관련하여 예를 들어 도로 경사에 따른 동적 상태 및 장애 요소들에 의해 야기될 수도 있는 벨트 부품의 슬립을 방지하기 위한 예비 압력을 구축하는 것이 이미 공지된 바 있다. 원치 않는 벨트 부품의 슬립을 방지할 수 있도록 상응하는 슬립을 조기에 인식하는 것이 필요하다.
본 발명은, 기어 변속비를 포함하는 벨트 변속기, 특히 무단 변속기의 벨트 부품의 슬립을 인식하기 위한 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 기어 변속비를 포함하는 벨트 변속기, 특히 무단 변속기의 벨트 부품의 슬립을 인식하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 이하에서 도면을 참조로 상세히 설명된다.
도1은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 실행을 나타내는 흐름도이다.
도2는 본 발명에 따른 시스템과 무단 변속기의 상호 작용을 나타내는 개략도이다.
도3은 10바, 12바, 16바 및 20바의 유압 압착력 및 제1 기하학적 기어 변속비에서 엔진 토크에 따른 슬립을 나타내는 그래프이다.
도4는 9바, 12바, 16바, 20바 및 24바의 유압 압착력 및 제2 기하학적 기어 변속비에서 엔진 토크에 따른 슬립을 나타내는 그래프이다.
도5는 8바, 12바, 16바, 20바 및 24바의 유압 압착력 및 제3 기하학적 기어 변속비에서 엔진 토크에 따른 슬립을 나타내는 그래프이다.
도6은 무단 변속기의 전진 클러치의 차단 중단 시 슬립 및 슬립 변화의 시간적 진행에 대한 일례를 나타내는 그래프이다.
벨트 부품의 슬립을 인식하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 기어 변속비의변화에 대한 평가를 통한 벨트 부품의 슬립이 인식되는 것에 의해 배경 기술의 범주 상에 구축된다. 기어 변속비는 예를 들어 구동 베벨 기어쌍의 일차 회전수와 예를 들어 출력 베벨 기어쌍의 회전수인 이차 회전수의 비율을 통해 결정될 수 있다. 일반적으로 벨트 변속기에서 일차 회전수 및 이차 회전수가 기본적으로 측정되므로 이와 관련해 추가적인 하드웨어적 비용이 필요치 않다. 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어로서 형성되는 벨트 부품의 파괴 또는 마모의 증가하기 이전에 본 발명에 따른 해결 방안을 통해 슬립의 최초 발생 시 즉각적으로 대응 조치가 취해질 수 있다.
바람직하게도 본 발명에 따른 방법에서는 비교적 느린 기어 변속비와 비교적 신속한 기어 변속비의 변화 사이의 차이가 기어 변속비 평가를 포함한다. 이런 방식으로 벨트 부품의 슬립으로 야기된 변속비의 변화와 의도된 변속비 조절에 기인한 통상적 변속비 변화 사이의 구별이 가능하다. 슬립으로 야기된 변속비의 변화는 예를 들어 베벨 기어의 조절로 야기된 변속비 변화보다 현저히 신속하게 나타난다. 이런 이유에서 기어 변속비의 비교적 신속한 변화만을 슬립의 결정에 고려하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서는 슬립이 인식되면 대응 조치가 취해진다.
예를 들어 본 발명에 따른 방법에서는 (이미 서두에서 무단 변속기와 관련하여 설명된 바와 같이) 벨트 부품이 조절 가능한 압착력으로 두 개의 베벨 기어쌍 둘레에서 순환하며, 대응 조치로서 압착력의 증대가 이루어진다. 서두에 이미 언급된 손실을 가능한 한 억제하기 위해, 바람직하게는 이런 유형의 압착력 증대에 대한 필요성은 단지 단기간 또는 지속적으로 검사된다.
본 발명에 따른 방법에 대한 다른 실시예에서는 인식된 슬립을 통해 벨트 부품의 마모 상태가 결정될 수 있다. 독일 특허 제100 28 459호에 설명된 바와 같이, 측정된 슬립은 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어의 노화 또는 마모의 예측에 활용될 수 있다. 본원의 내용에 따르면 트러스트 링크 컨베이어의 운전 상태에 따르는, 예를 들어, 트러스트 링크 컨베이어의 노화 계수가 측정된다. 노화 계수에 영향을 미치는 다른 변수는 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어가 운전되는 운전 조건 및 주행 양상이다. 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어의 압착력 및 장력에 대한 안전성 범위를 측정하는 것이 이런 유형의 노화 계수를 통해 가능하다.
특히 이미 대부분 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 방법에서는 벨트 부품이 조절 가능한 압착력으로 베벨 기어쌍의 둘레로 순환하며, 압착력은 벨트 부품의 마모 상태에 따라 조절된다. 그러나, 바람직하게는 여기에서도 압착력은 기어 손실을 필요 이상으로 증가시키지 않을 만큼만 증대된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서는 슬립이 다음과 같이 정의된다.
s = 1 - (ig/ji)
여기에서 s는 슬립, ig는 기하학적 기어 변속비, ji는 기어 변속비를 나타낸다. 기하학적 기어 변속비는 무단 변속기에서 베벨 기어의 조절을 통해 조절된다. 기하학적 변속비의 측정은 예를 들어 거리 센서 또는 간격 측정을 통해 이루어질수 있다.
이와 관련하여 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서는 기하학적 변속비가 일정한 값으로 가정된다. 이 가정은 짧은 시간 범위 또는 짧은 기간에 대해 근사하게 적용된다. 슬립이 전술된 공식을 통해 결정되는 경우에는 기하학적 변속비가 일정하다면 슬립은 오로지 기어 변속비에 따라 결정된다. 달리 표현하자면, 이 경우에 있어 슬립의 변화는 기어 변속비의 변화에 비례한다.
또한 본 발명에 따른 방법에서는 "최대 기어 변속비" 상태가 인식되는 경우에 기하학적 기어 변속비는 기하학적 기어 변속비의 최대값으로 설정된다. 본 발명의 상기 실시예에서는 기하학적 기어 변속비의 결정과 관련하여, 일반적으로 베벨 기어의 최종 위치에서의 기하학적 기어 변속비는 알려진 변수라는 상태가 고려된다. 즉, 최소 기어 변속비 및 최대 기어 변속비에서는 기하학적 기어 변속비가 설계 설정에 따라 공지된다. 예를 들어 최대 변속비는 변속비 조절 장치에 의해 본 발명에 따른 시스템에 의해 인식된다.
전술된 내용에는 본 발명에 따른 방법이 마찬가지로 "최대 기어 변속비" 상태가 인식되면, 기하학적 기어 변속비가 기하학적 기어 변속비의 최소값으로 설정될 수 있는 것이 나타난다.
특히, 이와 관련하여 본 발명에 따른 방법에서는 슬립이 주로 "최대 기어 변속비" 상태에서 인식될 수 있다.
유사한 방식으로 본 발명에 따른 방법에서는 추가적으로 또는 대안적으로 슬립이 주로 "최대 기어 변속비" 상태에서 인식될 수 있다.
특히 기하학적 기어 변속비가 일정한 값으로서 가정되는 경우에는 바람직하게도 본 발명에 따른 방법에서 슬립 변화가 다음 공식을 통해 결정된다.
ds(n) = ([ji(n+1) - ji(n)] - K) / N
여기에서 ds는 슬립 변화, n은 지수 또는 계산수, ji는 기어 변속비, K는 보상 기간, N은 표준화 기간을 나타낸다. 슬립을 인식하기 위해, 슬립 변화는 바람직하게는 임계값과 비교될 수 있다. 바람직하게는 이 임계값은 구동 시점에 따라 적용되고, 예를 들어 부하, 엔진 토크, 엔진 회전수 및 변속비가 고려될 수 있다.
또한, 이와 관련하여 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서는 기어 변속비의 비교적 느린 변화를 보상하기 위해 보상 기간이 제공된다. 기어 변속비의 비교적 느린 변화는 일반적으로 의도된 변속비의 조절로 인해 야기되므로 슬립의 인식과 관련해 이차적 의미를 가진다.
또한, 이와 관련해 본 발명에 따른 방법에서는 보상 기간이 중앙값의 형성을 통해 결정된다. 산술적 평균값의 형성과는 상이하게 중앙값 형성 시에는 복수의 값의 가산 및 이런 값의 수량을 통한 나누기가 수행되는 것이 아니라, 값이 크기에 따라 배열되고 이 배열에서 중앙 위치의 값이 중앙값을 나타낸다. 중앙값보다 더 큰 등급에 대한 가속 및 감속의 효과를 실질적으로 완전하게 보상하기 위해 중앙값 형성이 매우 적절하다는 것이 입증되었다.
추가적으로 또는 대안적으로 본 발명에 따른 방법에서는 보상 기간이 중앙값 형성을 통해 결정될 수 있다. 이런 유형의 중앙값 형성은 예를 들어 산술적 평균값 형성일 수 있다.
특히 전술된 내용과 관련하여 본 발명에 따른 방법에서는 보상 기간이 예를 들어 다음과 같이 결정될 수 있다.
K = [ji(n+4) - ji(n-4)] / 8
여기에서 K는 보상 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타낸다. 물론, 8 이 외에 다른 수가 적용되는 실시예도 고려될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 방법에서는 슬립 변화를 다양한 회전수 범위에 적응시키기 위한 표준화 기간이 사용될 수 있다.
특히 이와 관련해 본 발명에 따른 방법에서는 표준화 기간이 다음과 같이 결정될 수 있다.
N = [ji(n)]3
여기에서 N은 표준화 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타낸다.
본 발명에 따른 방법의 실시 형태의 실행에 적절한 각 장치는 해당 청구항의 보호 범위에 속한다.
벨트 부품의 슬립을 인식하기 위한 본 발명에 따른 시스템은, 기어 변속비의 변화에 대한 평가를 통해 벨트 부품의 슬립이 인식되는 것을 통해 배경 기술 범주 상에서 구축된다. 기어 변속비는 예를 들어 구동 베벨 기어쌍의 일차 회전수와 예를 들어 출력 베벨 기어쌍의 회전수인 이차 회전수의 비율을 통해 결정될 수 있다. 이미 전술된 바와 같이, 벨트 변속기에서 일차 회전수 및 이차 회전수가 기본적으로 측정되므로 이와 관련해 추가적인 하드웨어적 비용이 필요치 않다. 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어로서 형성되는 벨트 부품의 파괴 전에 또는 마모가 증가하기 전에 본 발명에 따른 시스템을 통해 슬립의 최초 발생 시 즉각적으로 대응 조치가 취해질 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서와 유사하게 바람직하게는 본 발명에 따른 시스템에서도 비교적 느린 기어 변속비와 비교적 신속한 기어 변속비의 변화 사이의 차이가 기어 변속비 평가에 반영된다. 이미 언급된 바와 같이 이런 방식으로 벨트 부품의 슬립으로 야기된 변속비의 변화와 의도된 변속비 조절에 기인한 통상적 변속비 변화 사이의 구별이 가능하다. 이미 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명된 바와 같이, 슬립으로 야기된 변속비의 변화는 예를 들어 베벨 기어의 조절로 야기된 변속비 변화보다 현저히 신속하게 나타난다. 바람직하게는 본 발명에 따른 시스템에서는 이런 이유에서 이 시스템이 기어 변속비의 비교적 신속한 변화만을 슬립의 측정에 고려한다.
또한 본 발명에 따른 시스템의 바람직한 실시예에서는 슬립이 인식되면 이 시스템이 대응 조치를 취한다.
따라서 예를 들어 본 발명에 따른 시스템에는 (이미 서두에서 무단 변속기와 관련하여 설명된 바와 같이) 벨트 부품이 조절 가능한 압착력으로 두 개의 베벨 기어쌍 둘레에서 순환하며, 대응 조치로서 압착력의 증대가 이루어진다. 이미 언급된 손실을 가능한 한 억제하기 위해, 본 발명의 따른 방법과 관련하여 이미 설명된 바와 같이 바람직하게도 이런 유형의 압착력 증대에 대한 필요성은 단지 단기간 또는 지속적으로 검사된다.
본 발명에 따른 시스템에 대한 다른 실시예에서는 이 시스템이 인식된 슬립을 통해 벨트 부품의 마모 상태를 결정한다. 이미 언급된 바 있는 독일 특허 제100 28 459호에 설명된 바와 같이, 측정된 슬립은 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어의 노화 또는 마모의 예측에 활용될 수 있다. 전술된 바와 같이 본원의 내용에 따르면 트러스트 링크 컨베이어의 운전 상태에 따라 결정될 수도 있는, 예를 들어, 트러스트 링크 컨베이어의 노화 계수가 결정된다. 노화 계수에 영향을 미치는 다른 변수는 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어가 운전되는 운전 조건 및 주행 양상이다. 본 발명에 따른 시스템에서도 예를 들어 트러스트 링크 컨베이어의 압착력 및 장력에 대한 안전성 범위를 측정하는 것이 이런 유형의 노화 계수를 통해 가능하다.
특히 이미 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 시스템에서는 벨트 부품이 조절 가능한 압착력으로 베벨 기어쌍의 둘레로 순환하며, 본 발명에 따른 방법과 유사하게 이미 설명된 바와 같이 이 시스템은 벨트 부품의 마모 상태에 따라 압착력을 조절한다. 하지만 여기에서도 압착력은 바람직하게도 본 발명에 따른 시스템을 통해 기어 손실을 필요 이상으로 증가시키지 않을 만큼만 증대된다.
본 발명에 따른 시스템의 바람직한 실시예에서 슬립은 다음과 같이 정의된다.
s = 1 - (ig/ji)
여기에서 s는 슬립, ig는 기하학적 기어 변속비, ji는 기어 변속비를 나타낸다. 이미 전술된 바와 같이 기하학적 기어 변속비는 무단 변속기에서 베벨 기어의 조절을 통해 조절된다. 이미 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명된 바와 같이 기하학적 변속비의 측정은 예를 들어 거리 센서 또는 간격 측정을 통해 이루어질 수 있다.
이와 관련하여 본 발명에 따른 시스템의 바람직한 실시예에서는 이 시스템이 기하학적 변속비를 일정한 값으로 가정한다. 전술된 바와 같이 이 가정은 짧은 시간 범위 또는 짧은 기간에 대해 근사하게 적용된다. 슬립이 전술된 공식을 통해 측정되는 경우에는 기하학적 변속비가 일정하다면 본 발명에 따른 방법에서와 같이 슬립은 오로지 기어 변속비에 따라 결정된다. 달리 표현하자면, 이 경우에서 슬립의 변화는 기어 변속비의 변화에 비례한다.
또한 본 발명에 따른 시스템에서는 "최대 기어 변속비" 상태가 인식되는 경우에 기하학적 기어 변속비는 기하학적 기어 변속비의 최대값으로 설정된다. 본 발명의 상기 실시예에서는 기하학적 기어 변속비의 측정과 관련하여, 일반적으로 베벨 기어의 최종 위치에서의 기하학적 기어 변속비는 알려진 변수라는 상태가 고려된다. 즉 최소 기어 변속비 및 최대 기어 변속비에서는 기하학적 기어 변속비가 설계 설정에 의해 공지된다. 예를 들어 최대 변속비는 변속비 조절 장치를 참조로 본 발명에 따른 시스템에 의해 인식된다.
전술된 내용에는 본 발명에 따른 시스템이 마찬가지로 "최대 기어 변속비" 상태가 인식되면, 기하학적 기어 변속비가 기하학적 기어 변속비의 최소값으로 설정될 수 있는 것이 나타난다.
특히 이와 관련하여 본 발명에 따른 시스템에서는 슬립이 주로 "최대 기어 변속비" 상태에서 인식될 수 있다.
유사한 방식으로 본 발명에 따른 시스템에서는 추가적으로 또는 대안적으로 슬립이 주로 "최대 기어 변속비" 상태에서 인식될 수 있다.
특히 기하학적 기어 변속비가 일정한 값으로서 가정되는 경우에는 바람직하게도 본 발명에 따른 시스템에서 이 시스템은 다음 공식을 통해 슬립 변화를 결정한다.
ds(n) = ([ji(n+1) - ji(n) - K) / N
여기에서 ds는 슬립 변화, n은 지수 또는 계산수, ji는 기어 변속비, K는 보상 기간, N은 표준화 기간을 나타낸다. 본 발명에 따른 시스템에서도 슬립을 인식하기 위해 슬립 변화는 바람직하게는 임계값과 비교될 수 있다. 바람직하게도 이 임계값은 구동 시점에 따라 적용되고, 예를 들어 부하, 엔진 토크, 엔진 회전수 및 변속비가 고려될 수 있다.
또한, 이와 관련하여 본 발명에 따른 시스템의 바람직한 실시예에서는, 기어 변속비의 비교적 느린 변화를 보상하기 위해 상기 시스템이 보상 기간을 사용한다. 이미 본 발명에 따른 방법과 관련해 설명된 바와 같이, 기어 변속비의 비교적 느린 변화는 일반적으로 의도된 변속비의 조절로 인해 야기되므로 슬립의 인식과 관련해 이차적 의미를 가진다.
또한, 이와 관련해 본 발명에 따른 시스템에서는 이 시스템이 중앙값의 형성을 통해 보상 기간을 결정한다. 본 발명에 따른 방법과 관련해 이미 설명된 바와같이, 산술적 평균값의 형성과는 상이하게 중앙값 형성 시에는 복수의 값의 가산 및 이런 값의 수량을 통한 나누기가 수행되는 것이 아니라, 값이 크기에 따라 배열되고 이 배열에서 중앙 위치의 값이 중앙값을 나타낸다. 전술된 바와 같이, 중앙값보다 더 큰 등급에 대한 가속 및 감속의 효과를 실질적으로 완전하게 보상하기 위해 중앙값 형성이 매우 적절하다는 것이 입증되었다.
추가적으로 또는 대안적으로 본 발명에 따른 시스템에서는 이 시스템이 평균값 형성을 통해 보상 기간을 측정한다. 본 발명에 따른 방법에서와 같이 이런 유형의 평균값 형성은 예를 들어 산술적 평균값 형성일 수 있다.
특히 전술된 내용과 관련하여 본 발명에 따른 시스템에서도 이 시스템이 예를 들어 다음과 같이 보상 기간을 결정할 수 있다.
K = [ji(n+4) - ji(n-4)] / 8
여기에서 K는 보상 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타낸다. 물론 본 발명에 따른 시스템에서도 8 이 외에 다른 수가 적용되는 실시예가 고려될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 시스템에서는 본 발명에 따른 방법에서와 유사하게 슬립 변화를 다양한 회전수 범위에 적응시키기 위해 이 시스템이 표준화 기간을 사용할 수 있다.
특히 이와 관련해 본 발명에 따른 시스템에서도 이 시스템이 다음과 같이 표준화 기간을 결정할 수 있다.
N = [ji(n)]3
여기에서 N은 표준화 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타낸다.
도1에는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 실행 단계를 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 다음 표에는 도1에 도시된 단계(S1) 내지 단계(S11)의 의미가 기술되어 있다.
단계 의미
S1 개시
S2 일차 회전수(npm)의 측정
S3 이차 회전수(nse)의 측정
S4 기어 변속비 ji 결정
S5 보상 기간(K) 결정
S6 표준화 기간(N) 결정
S7 슬립 변화(ds(n)) 결정
S8 슬립 변화(ds(n)) ≥임계값(SW)?
S9 대응 조치 취함
S10 종료?
S11 종료
도1에 도시된 본 발명에 따른 방법의 실시예는 단계(S1)에서 개시된다.
단계(S2)에서는 일차 회전수(npm)가 측정된다. 이를 위해 예를 들어 도2에서 20으로 표시된 회전수 센서가 장착될 수 있는데, 이 회전수 센서는 구동 기어쌍 또는 일차 베벨 기어쌍(30)의 회전수에 대한 신호를 제공한다.
단계(S3)에서는 이차 회전수(nse)가 측정된다. 이를 위해 도2에서 22로 표시된 회전수 센서가 사용될 수 있는데, 이 회전수 센서는 구동 기어쌍 또는 이차 베벨 기어쌍(32)의 회전수를 측정한다.
단계(S4)에서는 기어 변속비(ji)가 결정되는데, 이 기어 변속비는 단계(S2)에서 측정된 일차 회전수(npm)와 단계(S3)에서 측정된 이차 회전수(nse)의 비율(npm/nse)에서 얻어진다.
단계(S5)에서는 보상 기간(K)이 결정된다. 도시된 실시예의 경우 이 보상 기간(K)은, 비교적 느린 기어 변속비(ji)의 변화를 보상하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 방법의 특정한 실시예에서 중앙값 형성이 보상 기간의 결정을 위해 사용될 수 있음에도 불구하고, 도시된 실시예에서는 보상 기간(K)이 다음과 같이 결정된다.
K = [ji(n+4) - ji(n-4)] / 8
여기에서 K는 보상 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타낸다.
단계(S6)에서는 표준화 기간(N)이 결정된다. 표준화 기간(N)은 슬립 변화를 다양한 회전수 범위에 적응시키는 기능을 하며 다음과 같이 결정된다.
N = [ji(n)]3
여기에서 N은 표준화 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타낸다.
단계(S7)에서는 슬립 변화(ds(n))가 다음과 같은 계산식으로 결정된다.
ds(n) = ([ji(n+1) - ji(n)] - K) / N
여기에서 ds는 슬립 변화, n은 지수 또는 계산수, ji는 기어 변속비, K는 보상 기간, N은 표준화 기간을 나타낸다.
단계(S8)에서는 단계(S7)에서 결정된 슬립 변화(ds(n)) ≥사전 설정 임계값(SW) 인지의 여부가 검사된다. 임계값(SW)은 부하, 엔진 토크, 엔진 회전수 및 변속비와 같은 운전 상태에 따라 결정된다. 슬립 변화(ds(n)) ≥ 임계값(SW)이 아닌 경우, 슬립이 인식되지 않으므로 다시 단계(S2)로 분기된다. 슬립 변화(ds(n)) ≥ 임계값(SW) 이상인 경우에는 슬립이 인식되고 단계(S9)로 분기된다.
단계(S9)에서는 적절한 대응 조치가 취해진다. 예를 들어 벨트 변속기가 벨트 부품(34)이 압착력 조절이 가능한 형태로 두 개의 베벨 기어쌍(30, 32) 둘레에서 순환하는 도2에 도시된 무단 변속기(10)로서 형성된 경우에는, 대응 조치는 압착력의 증가를 측정할 수 있다.
단계(S10)에서는 본 발명에 따른 슬립 인식 과정의 지속 여부가 검사된다. 슬립 인식 과정이 계속되어야 하는 경우에는 단계(S2)로 다시 분기되고 방법 진행이 다시 수행된다. 새로운 방법 실행이 요구되지 않는 경우에는 방법 진행이 종료되는 단계(S11)로 분기된다.
도2에는 본 발명에 따른 시스템과 무단 변속기와의 상호 작용이 개략도가 도시된다. 도2에 따른 형태에서는 10으로 도시된 무단 변속기가 두 개의 베벨 기어쌍(30, 32)을 가진다. 베벨 기어쌍(30)은 도시된 형태의 경우 내연 엔진(12)으로서 형성된 구동 장치와 결합된다. 따라서 베벨 기어쌍(30)은 구동 기어쌍 또는 일차 베벨 기어쌍(30)으로서 표시된다. 다른 베벨 기어쌍(32)은 도시된 형태의 경우 잘 알려진 방식에 따라 차량의 구동축(28)과 연결된 출력부(26)와 결합된다. 따라서 베벨 기어쌍(32)은 출력 기어쌍 또는 이차 베벨 기어쌍(32)으로 표시된다. 양측 베벨 기어쌍(30, 32)을 감싸는 벨트 부품은 트러스트 링크 컨베이어(34)의 형태로 도시되어 있다. 구동 회전수(nse)에 대한 기어 일차 회전수(npm)의 변속비 조절(및 트러스트 링크 컨베이어(34)의 장력 조절)을 위해, 각 베벨 기어쌍(30, 32)은 각각 하나의 축방향 고정형 및 축방향 이동형 베벨 기어를 가진다. 유압 제어 장치(16)에 의해 제어되는 유압 장치(14)는, 축방향 이동이 가능한 베벨 기어를 적절한 압착력으로 축방향 고정형 베벨 기어의 방향을 압박하고 이로서 변속비를 변화시키는 기능을 한다. 도2에 도시된 실시예의 경우 일차 회전수는 일차 회전수 센서(20)에 의해 측정되는데, 이 일차 회전수 센서는 엔진 제어 장치 또는 엔진 조절 장치의 구성 요소일 수 있는 본 발명에 따른 시스템(18)에 일차 회전수 신호를 제공한다. 이에 상응하게 이차 회전수 시그널을 본 발명에 따른 시스템(18)에 제공하는 이차 회전수 센서(22)가 장착되어 제공된다. 도시된 경우에서는 이 시스템(18)은 구동 모터(12)에 배치되고, 더 이상 상세히 설명되지 않는 액추에이터(24)와 연결된다. 또한 시스템(18)에는 출력 상태를 운전자에게 제공하는 신호(LA)가 공급된다. 도2에 도시된 시스템(18)은 기어 변속비(ji)의 변화를 평가함으로써 벨트 부품(34)의 슬립을 인식하고, 이 기어 변속비는 센서(20, 22)를 통해 측정된 일차 회전수 및 이차 회전수를 비율을 통해 나타난다. 예를 들어 이 시스템(18)은 도1을 통해 설명된 과정 진행이 나타나도록 작동될 수 있으므로 이와 관련된 실시의 반복이 방지된다.
도3은 10바, 12바, 16바 및 20바의 유압 압착력 및 제1 기하학적 기어 변속에서 엔진 토크에 따른 슬립을 나타낸다. 여기에서 X축에는 뉴턴 미터(newtonmeter) 단위의 엔진 토크가 기입되고, Y축에는 백분율 단위의 슬립(s)이 기입된다. 도3에 따른 그래프에서는 0,45의 기하학적 기어 변속비와 2000 1/min의 일차 회전수(npm)가 사용되었다. 곡선(Ps10)은 10바의 유압 압착력 상태에서의 진행을 나타낸다. 이에 상응하게 곡선(Ps12)은 12바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps16)은 16바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps20)은 20바의 유압 압착력 상태에서의 진행을 나타낸다. 0,45의 기하학적 기어 변속비에서는 엔진 토크가 더욱 증가될 경우에 비로소 더 높은 압착력이 슬립 양상에 긍정적으로 작용한다는 것을 도3에 따른 그래프를 통해 알 수 있다.
도4는 9바, 12바, 16바, 20바 및 24바의 유압 압착력 및 제2 기하학적 기어 변속에서 엔진 토크에 따른 슬립을 나타낸다. 여기에서 X축에는 뉴턴미터(newtonmeter) 단위의 엔진 토크가 기입되고, Y축에는 백분율 단위의 슬립(s)이 기입된다. 도4에 따른 그래프에서는 1,15의 기하학적 기어 변속비와 2000 1/min의 일차 회전수(npm)가 사용되었다. 곡선(Ps9)은 9바의 유압 압착력 상태에서의 진행을 나타낸다. 이에 상응하게 곡선(Ps12)은 12바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps16)은 16바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps20)은 20바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps24)은 24바의 유압 압착력 상태에서의 진행을 나타낸다. 1,15의 기하학적 기어 변속비에서는 약 45Nm 이상의 엔진 토크에서 압착력의 증가가 슬립의 감소에 기여한다는 것을 도4에 따른 그래프를 통해 알 수 있다.
도5에는 8바, 12바, 16바, 20바 및 24바의 유압 압착력 및 제3 기하학적 기어 변속에서 엔진 토크에 따른 슬립을 나타낸다. 여기에서 X축에는 뉴턴미터(newtonmeter) 단위의 엔진 토크가 기입되고, Y축에는 백분율 단위의 슬립(s)이 기입된다. 도5에 따른 그래프에서는 2,53의 기하학적 기어 변속비와 2000 1/min의 일차 회전수(npm)가 사용되었다. 곡선(Ps8)은 8바의 유압 압착력 상태에서의 진행을 나타낸다. 이에 상응하게 곡선(Ps12)은 12바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps16)은 16바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps20)은 20바의 유압 압착력 상태에서의 진행, 곡선(Ps24)은 24바의 유압 압착력 상태에서의 진행을 나타낸다. 도5는 기하학적 기어 변속비가 2,53일 때 이미 현저히 낮은 엔진 토크에서 슬립이 발생할 수 있음을 나타낸다. 도시된 곡선 진행을 통해 알 수 있듯이 이 경우에서도 압착력의 증대가 슬립의 감소를 위해 고려될 수 있다.
도6은 무단 변속기의 전진 클러치의 차단 중단 시 슬립 및 슬립 변화의 시간적 진행에 대한 일례를 나타낸다. 도6의 그래프에 따르면, 무단 변속기의 전진 클러치는 시점(t1)에 차단된다.
슬립 변화(ds)와 임계값(SW)을 비교함으로써 시점(t2)에 이미 슬립의 발생이 인식될 수 있다. 시점(t3)에서는 신속한 변속비 조절에도 불구하고 슬립 변화(ds)가 다시 거의 영(0)인데, 이것은 이미 설명된 보상 기간의 사용을 통해 달성된다.
본 발명에 따른 실시예에 대한 상술될 설명은 단지 설명을 목적으로 한 것이며 본 발명을 제한하기 위한 목적이 아니다. 본 발명의 범위 및 본 발명의 동등성(equivalent)을 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명에 대한 다양한 변경 및 변화가 가능하다.

Claims (39)

  1. 기어 변속비(ji)를 포함하는 벨트 변속기(10), 특히 무단 변속기(10)의 벨트 부품(34)의 슬립(s)을 인식하기 위한 방법에 있어서,
    벨트 부품(34)의 슬립은 기어 변속비(ji)의 변화에 대한 평가를 통해 인식되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기어 변속비(ji)의 평가는 비교적 느린 기어 변속비(ji)의 변화와 비교적 빠른 기어 변속비(ji)의 변화의 구별을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립(s)이 인식되면 대응 조치가 취해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 벨트 부품(34)이 조절 가능한 압착력으로 두 개의 베벨 기어쌍(30, 32)의 둘레로 순환하고, 대응 조치는 압착력의 증대를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 인식된 슬립(s)을 통해 벨트 부품(34)의 마모 상태로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 벨트 부품(34)은 조절 가능한 압착력으로 두 개의 베벨 기어쌍(30, 32) 둘레로 순환하고, 압착력은 벨트 부품(34)의 마모 상태에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립(s)은
    s = 1 - (ig/ji)
    으로 정의되고, s는 슬립, ig는 기하학적 기어 변속비, ji는 기어 변속비를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 기하학적 기어 변속비는 일정한 값(c)으로서 가정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, "최대 기어 변속비" 상태가 인식되는 경우, 기하학적 기어 변속비(ji)가 기하학적 기어 변속비(jimax)의 최대값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, "최대 기어 변속비" 상태가 인식되는 경우, 기하학적 기어 변속비(ji)가 기하학적 기어 변속비(jimin)의 최소값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 인식은 대체로 "최대 기어 변속비" 상태에서만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 인식은 대체로 "최소 기어 변속비" 상태에서만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 변화(ds)는
    ds(n) = ([ji(n+1) - ji(n)] - k) / N
    으로 정의되고, ds는 슬립 변화, n은 지수 또는 계산수, ji는 기어 변속비, K는 보상 기간, N은 표준화 기간을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 보상 기간(K)은 비교적 느린 기어 변속비(ji)의 변화를 보상하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 보상 기간(K)은 중앙값 형성을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 보상 기간(K)이 평균값 형성을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 보상 기간(K)은
    K = [ji(n+4) - ji(n-4)] / 8
    으로 결정되고, 여기에서 K는 보상 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 표준화 기간(N)은 슬립 변화(ds)를 다양한 회전수 범위에 적응시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 표준화 기간(N)은
    N = [ji(n)]3
    으로 결정되고, N은 표준화 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 상기 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 실행을 위한 장치.
  21. 기어 변속비(ji)를 포함하는 벨트 변속기(10), 특히 무단 변속기(10)의 벨트 부품(34)의 슬립(s)을 인식하기 위한 시스템에 있어서,
    기어 변속비(ji)의 변화에 대한 평가를 통해 벨트 부품(34)의 슬립을 인식하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 기어 변속비(ji)의 평가 시 비교적 느린 기어 변속비(ji)의 변화와 비교적 빠른 기어 변속비(ji)의 구별을 실행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 슬립(s) 인식 시 대응 조치를 취하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 벨트 부품(34)이 조절 가능한 압착력으로 두 개의 베벨 기어쌍(30, 32)의 둘레로 순환하고, 대응 조치는 압착력의 증대를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 인식된 슬립(s)을 통해 벨트 부품(34)의 마모 상태로 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 벨트 부품(34)이 조절 가능한 압착력으로 두 개의 베벨 기어쌍(30, 32) 둘레로 순환하고, 벨트 부품(34)의 마모 상태에 따라 압착력을 조절하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립(s)은
    s = 1 - (ig/ji)
    로 정의되고, s는 슬립, ig는 기하학적 기어 변속비, ji는 기어 변속비를 나타내는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 기하학적 기어 변속비를 일정한 값(c)으로서 가정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, "최대 기어 변속비" 상태가 인식되는 경우, 기하학적 기어 변속비(ji)가 기하학적 기어 변속비(jimax)의 최대값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, "최대 기어 변속비" 상태가 인식되는 경우, 기하학적 기어 변속비(ji)가 기하학적 기어 변속비(jimin)의 최소값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제21항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 인식은 대체로 "최대 기어 변속비" 상태에서만 이루어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  32. 제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 인식은 대체로 "최소 기어 변속비" 상태에서만 이루어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 제21항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 변화(ds)를
    ds(n) = ([ji(n+1) - ji(n)] - k) / N
    로 결정하고, 여기에서 ds는 슬립 변화, n은 지수 또는 계산수, ji는 기어 변속비, K는 보상 기간, N은 표준화 기간을 나타내는 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제21항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 비교적 느린 기어 변속비(ji)의 변화를 보상하기 위해 보상 기간(K)을 사용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제21항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 중앙값 형성을 통해 보상 기간(K)을 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제21항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 평균값 형성을 통해 보상 기간(K)을 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제21항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 보상 기간(K)을
    K = [ji(n+4) - ji(n-4)] / 8
    으로 결정하고, K는 보상 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를나타내는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제21항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 변화(ds)를 다양한 회전수 범위에 적응시키기 위해 표준화 기간(N)을 사용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  39. 제21항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 표준화 기간(N)을
    N = [ji(n)]3
    으로 결정하고, 여기에서 N은 표준화 기간, ji는 기어 변속비, n은 지수 또는 계산수를 나타내는 것을 특징으로 하는 시스템.
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