KR20090057066A - 변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태의 극복 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태(ZaZ)를 극복하기 위한 방법에 관한 것이다. 톱니 버팅 상태를 극복하기 위해, 변속기의 구동축을 회전하기 위한 토크 전달을 위한 주행 클러치의 민감한 조정은, 이를 위해 필요하고 요구되는 출력 관계를 감안할 때 한계가 있다. 이는 불쾌하게 느껴지는 차량의 저킹이나, 해당 형태 결합식 요소들의 분명하게 인지 가능한 결합 소음과, 상기 요소들의 바람직하지 못한 기계적 부하를 유발한다. 본 발명에 따른 방법은 이에 대한 해결책을 제공한다. 이에 의해, 작게 사전 설정된 토크가 변속기의 구동 축에 전달 가능하게 되고, 상기 토크가 종종 어차피 존재하는 변속기 제동 장치에서 감소하는 상태로, 각각의 전환 과정에서 톱니 버팅 상태의 발생과 무관하게 변하게 된다. 변속기 제동 장치는 치수 설계가 훨씬 더 작게 되어 있기 때문에, 톱니 버팅 상태가 발생할 때의 값과 시간에 따른 진행에서 요구되는 변속기 구동축의 토크의 추이를 조절함으로써, 톱니 버팅 상태의 해결을 확실히 개선시키는 위치로 훨씬 더 신속하고 정확하게 변하게 된다.

톱니 버팅 상태, 변속기, 구동축, 클러치, 토크

Description

변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태의 극복 방법{METHOD FOR OVERCOMING TOOTH BUTT CONDITIONS WHEN ENGAGING GEARS IN TRANSMISSIONS}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태(ZaZ, 톱니-톱니 중첩 상태)를 극복하기 위한 방법에 관한 것이다.

다수의 기어 단을 갖는 변속기는, 자동차의 경우, 내연 기관에 의해 구동되는 하나 이상의 구동축을 포함하며, 상기 내연 기관은 종종 건식 마찰 클러치로써 실행되는 전환 가능한 주행 클러치를 통해 변속기의 구동축과 연결된다. 변속기의 구동축은, 예를 들어 차동 변속기를 통해 차량의 구동 바퀴와 연결된다. 엔진이 비교적 적은 회전수 영역에서만 작동될 수 있기 때문에, 상기 변속기는, 주어진 차량의 주행 속도에서 또는 주어진 변속기의 출력축 회전수에서 엔진이 가능한 한 바람직한 작동점에서 작동할 수 있도록 구동축 회전수를 조절하는데 사용된다.

무단 변속기와 같은 특수 형태를 제외하고, 통상의 승용차용 변속기는 구동축과 출력축 이외에 적어도 2개의, 그러나 대개 4개 내지 7개의 고정된 변속비 또는 기어 단을 포함하며, 회전 방향 전환을 수반하는 하나의 후진 기어 단이 거의 항상 제공된다. 화물차에서는 훨씬 더 많은 기어 단을 갖는 변속기들도 사용된다.

이 경우, 개별 기어 단들이 전환됨으로써, 특정 톱니 바퀴 쌍들이(또는 톱니 벨트 플레이트와 같은 동등한 전달 수단들도) 토크 흐름으로 전환되는 반면, 토크 전달부의 다른 톱니 바퀴 쌍들은 효과적으로 동시 회전하지 않는다. 이를 위해 특정 톱니 바퀴들은 이동 가능하게 그러나 회전 불가능하게 축 상에 배치될 수 있어서, 할당된 기어 단이 체결될 때, 다른 하나의 톱니 바퀴와 맞물리도록 이동될 수 있다. 대안적으로 톱니 바퀴들은 이들에 할당된 톱니 바퀴들과 지속적으로 맞물릴 수 있으며, 톱니 바퀴를 지지하는 축과 톱니 바퀴 사이의 토크 전달은, 예를 들어 오버 런닝과 회전 불가능한 전달 사이에서 전환 가능한 클로 클러치(claw clutch)를 통해 전환될 수 있다.

상기 두 가지 경우에서, 특히 차량이 정지하여 출력축이 정지한 경우, 맞물릴 톱니 바퀴들의 2개의 톱니들의 정면이 또는 각각 상승된 부분들을 갖는 체결될 클로 클러치의 클로의 2개의 톱니들의 정면이 상하 중첩됨에 따라, 원하는 기어 단으로 전환될 수 없는 경우가 발생할 수 있다.

이러한 소위 톱니 버팅(butting) 상태를 해결하기 위해, 톱니 바퀴 또는 클로의 정면을 경사지게 함으로써, 톱니 버팅 상태일 때, 비틀리는 반경 방향 힘 성분이 축방향 작용력으로부터 얻어지고, 하나 이상의 톱니 바퀴 또는 클로가 계속 회전하여 톱니 바퀴들 또는 클로들이 깨끗하게 맞물리게 되는 것이 공지된다. 그러나 이는 매우 높은 제조 비용을 유발한다.

또한, 해당되는 톱니 바퀴 또는 클로의 동기화가 여러 가지 장치 및 방법에 의해 조정됨으로써 회전 속도 차이를 통해 톱니 맞물림이 촉진되도록 조절되는 것이 공지되어 있다. 그러나 마찬가지로 톱니의 정면들을 경사지게 하지 않고서는 이러한 방법의 효과에 한계가 있는데, 이는 정면들이 접촉할 때, 톱니 버팅 상태를 다시 촉진하는 제동 토크가 정면들의 마찰에 의해 상응하게 발생하기 때문이다. 완벽한 전환은 이와 같이 어느 정도 촉진될 수는 있으나, 전환 속도가 원하는 바와 같이 낮게 설정될 경우에만 보장될 수 있다. 따라서, 발생된 톱니 버팅 상태가 최대한 신속하게 재차 해결될 수 있는 방법에 대해 이미 다양하게 제안되었다.

이를 위해, 해당 톱니 바퀴 또는 해당 클로의 상대적 회전이 필수적이다. 고유의 구동 장치를 구비한 매우 복잡한 해결책들 이외에, 해당 톱니 바퀴 또는 해당 클로의 가압력이 상황에 따라 동시에 해제되거나 적어도 감소될 때, 하나 이상의 구동축 또는 출력축의 회전을 통해 상기 상대 회전이 발생되는 것이 공지되어 있다. 이는 차량이 정지하여 변속기의 출력축이 정지한 경우에도 신뢰할 수 있게 작동해야 하고, 톱니 버팅 상태를 해결하기 위한 차량의 제동을 원하지 않기 때문에, 이를 위해 주행 클러치는, 변속기 구동축의 비틀림이 발생하면서 동시에 또는 직접 연이어서 새로운 전환 시도가 이루어질 때까지 바람직하게 체결된다.

이 경우, 구동축의 원하는 음 또는 양의 가속도를 위한, 주행 클러치에 의해 전달될 토크가 복수의 매개 변수에 좌우된다는 것이 문제이다. 상기 매개 변수는 특히 차량의 주행 속도 및 이에 좌우되는 변속기의 출력축 회전수와, 엔진 출력축의 회전 속도 및 엔진 작동점과, 체결될 기어 단과, 마지막으로 변속기 오일의 점도(이는 특히 오일의 종류, 묵은 햇수, 무엇보다도 변속기 오일 온도에 좌우된다)이다.

따라서, 모든 가능한 조건들 또는 실제의 통상적인 조건들 하에서 변속기 내 의 톱니 버팅 상태를 해결할 수 있도록, 통상적인 실행에 따르면, 톱니 버팅 상태를 해결하기 위해 높은 토크가 구동축에 요구되는 바람직하지 않은 조건들 하에서도 상기 토크가 적어도 도달될 때까지 주행 클러치가 체결되어야 한다. 그러나 거의 어렵지 않게 해결될 톱니 버팅 상태임에도 불구하고 매우 높은 토크가 인가되어, 상기 해결을 위해 필요하지 않은 토크에 의해, 차량은 탑승자에게 불쾌한 소음을 유발할 수 있으며, 심지어는 탑승자가 서로 충돌하는 클로 또는 톱니에 강하게 가해지는 충격을 감지 또는 경험하게 되는 결과를 초래한다.

US 6 769 523 B2호에는 제어 장치가 톱니 버팅 상태를 인식하고, 이어서 주행 클러치의 위치를, 톱니 버팅 상태가 해결되거나 중단 임계값이 충족될 때까지 지속해서 변화시키는 방법이 공지되어 있다. 더 정확히 말해서, 상이한 주행 클러치 위치들에 의해 여러 가지 시도들이 이루어지며, 주행 클러치의 위치는 시간상의 중단에 의한 비교적 작은 편향으로 시작하여 체결된 위치의 방향으로 더 강하게 편향된다. 따라서 해결되기 쉬운 톱니 버팅 상태는 주행 클러치에 의해 전달되는 작은 토크에 의해 해결될 수 있으므로, 전술한 원하지 않는 효과들이 대폭 방지될 수 있다. 다른 개선예에 따르면, 예를 들어 변속기 오일 온도와 같은 특정 매개 변수가 측정되고 평가됨으로써, 톱니 버팅 상태를 해결하는 데 적합한 주행 클러치 위치를 필요한 경우 더욱 신속하게 조절할 수 있다. 이러한 방법은 이전에 설명된 방법과 비교하여 의심의 여지 없이 개선되었음에도 불구하고, 이러한 공지된 기술적 해결책이 완전히 만족스럽지는 않다.

이는 본질적으로 주행 클러치가 구동 엔진의 최대 출력의 전달을 위해 설계 되기 때문인데, 상기 엔진은 톱니 버팅 상태의 해결을 위해 비교적 매우 작은 원하는 토크의 전달을 위한, 주행 클러치의 정확한 위치 선정을 매우 어렵게 한다. 또한 주행 클러치는 사용 시간에 걸쳐 매우 현저히 마모되며, 이러한 마모는 예를 들어 클러치의 작동 온도와 같이 단기간에 변하는 매개 변수와 같이, 위치 설정 시에 마찬가지로 고려되고, 상기 클러치의 작동 온도는 열팽창을 통해, 여기서 관심의 대상이 되는 조절 범위에서 매우 주목할 만한 클러치 특성의 변화를 유발할 수 있다.

또한, 마찰 요소의 가압력과, 이에 따라 전달 가능한 토크의 관계는 마찰면 온도의 변화에 의해, 그러나 예를 들어 과열에 따른 글래이징이나, 마찰면의 오염 등에 의해서도 계속 변화될 수 있다. 마지막으로 주행 클러치의 조절 장치들은 반드시 주행 작동시 필수적인 전체 조절 거리를 위해서도 설계되므로, 이에 관련된 비교적 작은 토크 전달 영역에서 정확한 조절을 위해서는 복잡하고 비싸면서 잠재적으로 에러가 발생하기 쉬운 클러치 위치의 조절이 필요하거나, 적어도 상술된 목적을 위한 위치 선정의 정확도가 매우 떨어진다.

또한 톱니 버팅 상태가 인식될 때, 우선 주행 클러치가 원하는 값으로 조절되어야 하고, 이와 동시에 엔진의 토크 및 회전수가 조절되어야 하며 그리고/또는 주행 클러치가 검출될 때 설정 위치가 고려되어야 한다. 이는 톱니 버팅 상태를 해결하기 위해, 단지 짧은 시간 간격임에도 불구하고, 경우에 따라 여러 번의 시도가 필요한 경우 탑승자가 분명히 인식할 수 있고 불쾌하게 느끼는 시간 간격을 필요로 한다.

이들을 바탕으로 하여, 본 발명의 목적은 바람직하게 동기화되지 않은 변속기들에서 기어 단의 체결시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법을 소개하는 것이며, 상기 방법에 의해 구성에 따른 적은 추가 비용으로 톱니 버팅 상태가 신속하고 확실하게 해결될 수 있고, 선행 기술의 상술된 단점들이 방지되거나 적어도 최소화되어야 한다.

상기 목적은 독립항의 특징들로부터 달성되며, 본 발명의 바람직한 실시예와 개선예는 종속항에 제시된다.

본 발명은 변속기의 구동축으로 도입되는 토크가 지금까지보다 더 신속하고 더 정확하게 조절된다면, 톱니 버팅 상태가 훨씬 더 신속하고, 안전하고, 확실하게 해결된다는 인식에 기초한다. 또한 본 발명은 변속기 구동축에 충분한 토크 전달을 보장하는 특정 위치로 주행 클러치가 조절되는 반면, 실제로 톱니 버팅 상태의 해결을 위해 작용하거나 필요한 토크가 변속기 구동축에 작용하는 변속기 제동 장치의 개회로 제어 또는 폐회로 제어를 통해 토크량이 조절되면서 공급됨으로써 상기 톱니 버팅 상태가 바람직하게 해결될 수 있다는 인식에 기초한다.

따라서 본 발명은 변속기의 기어 단이 체결될 때 톱니 버팅 상태를 해결하기 위한 방법에 기초하며, 전환 가능하고 주행 클러치 제어 장치에 의해 제어되며 자동 조절 가능한 주행 클러치에 의해 구동 엔진의 변속기가 구동되고, 하나 이상의 구동축과, 출력축과, 형태 결합식으로 전환 가능한 요소들의 사용하에 전환 가능한 기어 단과, 구동축에 작용하는 변속기 제동 장치를 포함한다.

이하에서, 변속기라는 것은, 형태 결합식 요소들의 맞물림을 통해 하나 이상의 기어 단을 전환하는 변속기를 의미한다. 이는 우선 첫째로, 톱니 바퀴에 기반하고 불연속적인 변속비를 갖는 변속기이며, 상기 불연속적인 변속비는 회전 불가능하게 배치된 톱니 바퀴의 축에서의 이동에 의해 그리고/또는 위치 고정식이지만 회전 가능하게 축에 배치된 톱니 바퀴에 대해 전환 클로의 축에서의 이동에 의해 전환 가능하다.

그러나 상기 방법은 기본적으로, 예를 들어 전환 클로에 의해 임의로 회전 가능하거나 회전 고정되어 축에 고정되는 톱니 바퀴 대신, 예를 들어 커플링 가능한 벨트 구동 수단 플레이트가 제공되는 변속기에도 적합하다. 간단히 말해, 본 발명은 형태 결합식 토크 전달 부재의 돌출된 부분들이 서로 중첩됨으로써, 목표 기어 단의 체결이 블록킹될 수 있는 전체 변속기들과 관련된다. 더 쉽게 이해될 수 있도록, 이러한 상태들은 본원에서 그리고 이하에서 "톱니 버팅 상태"의 개념으로 요약된다.

마지막으로 본 발명은 톱니 버팅 상태의 인식을 위한 인식 장치에 기초하며, 상기 인식 장치는 가장 간단하게는, 전환 과정의 시작과 기어 단의 효과적인 체결에 대한 피드백 메시지 사이의 한계 지속 시간이 초과할 때 신호를 발생하는 시간 모니터링 장치로 구성될 수 있다. 물론 상기 인식 장치는 임의의 장소에 그리고 변속기 제어 장치와 같이 어차피 존재하는 장치의 일부로써 바람직하게 제공될 수 있다. 가장 간단한 경우, 한계 지속 시간은 고정되어 일정한 값일 수 있다.

상기 목적의 해결책으로서, 곧 발생될 기어 단 체결이 인식되면 주행 클러치 제어 장치에 의해 주행 클러치가 작동 위치로 조절되며, 상기 작동 위치에서는, 변속기 제동 장치의 현재의 또는 조절될 제동 토크보다 작거나 동일한 사전 설정 토크가 구동 엔진으로부터 주행 클러치를 통해 변속기의 구동축에 전달될 수 있다.

상기 방법으로 변속기의 구동축에는, 변속기의 구동축에 작용하는 변속기 제동 장치에서 직접 또는 간접적으로 감소함에 따라 우선 추가의 변속기와 관련하여 작용하지 않는 토크가 인가된다. 이는 기어 단이 체결될 때, 실제로 톱니 버팅 상태가 발생하는지 아닌지와는 무관하게 발생하고, 미리 실행되거나 상응하여 더 천천히 실행되는 주행 클러치의 조절 운동을 가능하게 한다.

이는 동일한 구성인 경우, 주행 클러치의 더 정확한 위치 선정을 가능하게 하며, 이를 위해 조절 변수로서 클러치 경로, 주행 클러치 작동기의 작동기 경로나, 주행 클러치 또는 작동기의 목표 위치, 조절 실린더의 압력값 또는 예를 들어 토크 센서를 통해 검출되는 주행 클러치 출력 토크 중 어느 것을 사용하느냐는 우선 그리 중요하지 않지만, 마지막에 언급된 변수가 물론 가장 정확하기 때문에 상응하는 토크 센서가 어차피 차량 파워 트레인 내에 존재하는 경우에는 적어도 바람직하다.

기어 단 체결의 다음 진행 추이에서 작은 톱니 버팅 상태가 발생하면, 이제까지 기술된 방법을 통해 임의의 제동 토크가 구동 엔진에서 발생하고, 주행 클러치뿐 아니라, 변속기 제동 장치는 선행 기술에서보다 약간 더 높은 부하를 받는다. 그러나 이 경우, 구동 엔진에 요구되는 통상의 출력과, 예를 들어 통상의 스타팅 과정에서 발생하는 주행 클러치의 부하와 비교하여, 무시할 수 있을 정도로 작은 값이 관건이다. 또한 부하 상태는 특히 톱니 버팅 상태가 발생하지 않는 경우에 매우 짧게만 지속되므로, 구동 엔진의 추가적인 에너지 소모뿐 아니라 온도 상승과 마모 형태로의 주행 클러치 부하는 기껏해야 실험실 조건 하에서나 측정 가능할 것이며, 실제로는 무시될 수 있다.

톱니 버팅 상태가 발생하는 경우 본 발명에 따른 방법에 의해, 규정된 토크가 변속기 구동축에 인가되고, 상기 규정된 토크는 간단하고 신속하고 비교적 정확하게 변속기 제동 장치의 제동 작용의 감소를 통해 작용하며 변수 및 시간에 따른 진행에서 변조될 수 있다.

이 경우, 주요 장점은 변속기 제동 장치가 주행 클러치보다 통상 적어도 한 치수만큼 더 취약하게 설계됨으로써, 이는 구성에 따른 비용이 비슷할 때, 여기에서 관심의 대상이 되는 부하 영역에서 훨씬 더 정확하게, 그리고 훨씬 적은 관성 질량에 의해 훨씬 더 신속하게 각각의 원하는 값으로 조절될 수 있다는 것이다. 또한 자동 변속기에서는 대개 어차피 구동축에 직접 또는 간접적으로 작용하는 변속기 제동 장치가 해당 구동 장치와 함께 존재하고, 이로 인해 많은 경우들에서는 본원에 소개되는 방법의 구현을 위한 구성에 따른 추가 비용이 거의 들지 않게 되며, 상기 방법은 순전히 추가되는 소프트웨어 제어 장치를 통해, 어차피 존재하는 제어 장치 내에서 구현될 수 있다.

본 발명의 개선예에서, 인식 장치는 톱니 버팅 상태가 인식될 때 변속기 제동 장치의 조절을 위해, 변속기 제동 장치의 제동 작용의 감소에 직접 또는 간접적으로 작용하는 신호를 발생시키고 출력한다. 이 경우, 인식 장치가 상기 신호를 변속기 제동 장치의 작동기를 위한 제어 장치 신호 형태로 직접 출력하는지, 또는 예를 들어 톱니 버팅 상태가 지속됨으로써 단지 하나의 신호만을, 변속기 제동 장치의 제어를 위해 추가의 연산을 실시하는 변속기 제어 장치에 출력하는지는 중요하지 않다.

본 발명의 다른 개선예에 따르면, 주행 클러치 제어 장치는 곧 발생될 기어 단 체결이 인식되면, 주행 클러치에 의해 변속기의 구동축에 전달되는 토크의 직접 또는 간접적인 조절에 작용하는데, 상기 토크는 톱니 버팅 상태의 해결을 위해 필요한, 검출되거나 판독된 최대 토크와 동일하거나 더 크다.

이는 바람직하지 못한 조건 하에서도 변속기의 구동축에 가해지는, 높은 확률을 갖는 토크가 톱니 버팅 상태를 해결하기에 충분하며, 오직 해결되기 어려운 톱니 버팅 상태의 경우에 대한 비교적 시간이 많이 소모되는 주행 클러치 위치의 후속 조정이 중단될 수 있다는 장점이 있다.

그러나 다른 한편으로는, 본 방법의 다른 개선예에 따라, 주행 클러치 제어 장치는 곧 발생될 기어 단 체결이 인식되면, 주행 클러치에 의해 변속기의 구동축에 전달된 토크의 직접 또는 간접적인 조절에 작용하는데, 상기 토크는 톱니 버팅 상태의 해결을 위해 필요한, 검출되거나 판독된 최대 토크와 동일하거나 더 작다.

톱니 버팅 상태를 해결하기 위해 요구되는 상기 최대 토크는, 실제로 톱니 버팅 상태를 해결하기 위해 필요한 일정한 토크 이상에서는, 맞물리는 형태 결합 요소들의 매우 큰 충격과 함께 서로에 대해 계산됨으로써 제한되며, 상기 충격은 한편으로는 관련 부품들 또는 다른 부품들도 손상시킬 수 있고, 다른 편으로는 탑승자에게 저크(jerk)의 형태로, 그러나 적어도 원하지 않은 소음의 형태로 인지될 수 있다.

주행 클러치에 의해 변속기의 구동축에 전달되는 토크의 상한값과 하한값의 조합에 의해, 가장 바람직하게는 주행 클러치에 의해 전달될 토크의 조절을 위한 토크 영역이 얻어지며, 상기 토크 영역은, 예를 들어 변속기 오일 온도와 해당 목표 기어 단에 따라 완전히 검출될 수 있다. 그러나 대부분의 경우, 고정된 값의 선택은 상술된 밴드폭 이내에서도 충분할 것이다.

바람직하지 않은 조건에서 요구되는 토크에 비해 톱니 버팅 상태를 해결하기 위해 요구되는 최대 토크가 더 낮은 바람직하지 않은 경우에는, 최대 토크를 요구되는 최대 토크로 제한하고, 예외적으로 상기 토크가 톱니 버팅 상태를 해결하기에 충분하지 않은 경우에는, 예를 들어 도중에 다른 기어 단으로의 전환과 같은 대안적인 문제가 해결되는 것이 중요하다.

변속기 제동 장치의 해제 또는 개방의 개회로 제어 또는 폐회로 제어를 위해서는, 인식 장치가 톱니 버팅 상태를 인식할 때 변속기 제동 장치의 조절을 위한 신호를 발생시키고 출력하는 것이 유리한데, 상기 신호는 제동 작용이 사전 설정된 제1 지속 시간 동안 제1 값만큼 감소되며, 인식 장치가 톱니 버팅 상태의 지속을 인식하는 경우에는 제동 작용이 늘어난 시간 동안 계속 개방되는 방식으로, 상기 신호는 변속기 제동 장치의 제동 작용의 감소에 직접 또는 간접적으로 작용한다.

이 경우, 상기 제1 값은 예를 들어, 한편으로는 작동시 발생하는 톱니 버팅 상태의 상당 부분이 해결될 수 있도록, 그리고 다른 한편으로는 톱니 버팅 상태가 극복될 때 차량의 운전자나 탑승자가 전혀 또는 거의 느끼지 못할만큼 작은 토크가 톱니 버팅 상태와 형태 결합되는 부분들에 인가되도록 선택될 수 있다. 이 경우, 차량의 설계에 따라서, 예를 들어 강하게 스프링 부하되고 강하게 엔진 구동되며 스포티한 주행 방식을 지향하여 설계된 차량을 위해서는, 경제적인 작동과 쾌적한 주행 방식을 지향하여 설계된 차량보다 훨씬 높은 값들이 변속기 제동 장치의 해제를 위해 제공될 수 있다.

이 경우, 인식 장치가 일정한 증가율로 늘어난 시간 간격 동안 변속기 제동 장치를 해제하는 경우, 이는, 종종 발생하면서 거의 어렵지 않게 해결될 톱니 버팅 상태의 경우 변속기 제동 장치가 비교적 정확하게 해당 상황에 각각 매칭되도록 개방될 수 있는 반면, 거의 발생하지 않으면서 더 어렵게 해결될 톱니 버팅 상태의 경우에는 그럼에도 불구하고 변속기 제동 장치의 개방을 위한 충분한 값이 비교적 신속하게 달성된다는 장점이 있다.

다른 한편으로, 인식 장치가 감소하는 증가율로 늘어난 시간 간격 동안 변속기 제동 장치를 개방하는 특정한 경우에도 중요할 수 있다. 이러한 방식으로 다수의 톱니 버팅 상태는 변속기 제동 장치의 개방시 처음의 높은 증가율에 의해 비교적 신속하게 해결될 수 있는 반면, 오로지 매우 어렵게 해결될 톱니 버팅 상태에서는 변속기 제동 장치의 제동 작용이 더욱 천천히 추가로 감소되며, 이는 소음 및 진동과 같이 특히 탑승자가 인지 가능한 효과 및 부품의 부하와 관련하여 유리하다.

추가로, 상술된 2개의 특징들의 조합도 가능하고 종종 특히 바람직하다. 우선 변속기 제동 장치의 개방을 위한 조절 경로값이 선택되는데, 상기 조절 경로값은 운전자가 감지할 수 있거나 해당되는 부품에서 주목할 만한 부하가 나타나지 않고서도, 발생되는 톱니 버팅 상태의 상당 부분을 이미 해결할 수 있다. 이어서 변속기 제동 장치 개방의 조절 경로값은, 운전자나 탑승자가 불쾌하게 느끼는 징후를 유도하지는 않을 정도까지, 비교적 높고 그리고/또는 상승하는 증가율로 증가된다. 상기 방법으로, 아직 해결되지 않은 톱니 버팅 상태의 대부분도 해결될 수 있다.

그러나 톱니 버팅 상태가 계속 존속되면, 변속기 제동 장치가 계속 개방되는 만큼의 조절 경로값은 작은 증가율 및/또는 감소되는 증가율로만 증가되는데, 이는 탑승자가 분명하게 인지할 수 있는 해결의 징후들을 진동과 소음의 형태로 포함할 뿐 아니라, 해당되는 부품에 대해서는 부분적으로 상당히 높은 부하를 의미할 수도 있는 영역이기 때문이다. 따라서 이 경우, 부하를 최소화시키는 것이 톱니 버팅 상태가 해결되는 속도보다 우선시된다.

상기 방법의 다른 개선예에 따라, 인식 장치는 톱니 버팅 상태가 인식되면 변속기 제동 장치를 조절하기 위한 신호를 발생하고 출력하며, 상기 신호에 의해 결과적으로 변속기 제동 장치가 간헐적으로 개방 및 체결된다. 변속기 제동 장치의 증가 및 감소되는 제동 작용에 의해, 발생되는 톱니 버팅 상태는 변속기 제동 장치가 느리게 연속적으로 개방되는 경우보다 종종 토크가 더 작게 인가되는 경우 해결될 수 있다. 물론 상기 개선예가 상술된 변형예와 조합되는 것이 특히 바람직하다.

인식 장치가 변속기 제동 장치의 시간에 따른 개방 추이 및/또는 조절 경로값을 운전자 요구에 따라 변형할 수 있는 경우, 이는 운전자의 개별 요구에 대한 정확한 매칭을 가능하게 한다. 이는, 예를 들어 이러한 값이 경우에 따라 어차피 존재하는 전환 장치의 작동에 의해 스포티하거나 쾌적한 주행 방식을 위해 자동으로 변화되거나, 제어 장치의 프로그래밍 범주 내에서 운전자에 의해 또는 수리 공장에서 조절 가능하게 형성됨으로써 달성될 수 있다.

변속기 제동 장치가 조절될 때, 인식 장치는 체결될 기어 단 및/또는 변속기 온도 및/또는 변속기 오일 온도를 고려하는 것이 마찬가지로 바람직하다. 이와 같이 변속기 제동 장치가 개방되는 만큼의 처음 조절 경로값은, 예를 들어 더 낮게 측정되거나 다른 방식으로 검출되거나 예상되는 변속기 오일 온도에서는 증가하고, 높은 변속기 오일 온도에서는 감소할 수 있다. 특정 목표 기어 단에서 톱니 버팅 상태가 평균적으로 다른 목표 기어 단에서보다 더 어렵게 해결될 수 있는 것으로 드러나면, 이는 마찬가지로 상응하게 고려될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 개선예는 톱니 버팅 상태의 해결 이후 주행 클러치의 거동에 해당되거나 톱니 버팅 상태가 발생하지 않는 경우에 해당된다. 목표 기어 단의 커플링될 변속기 몸체가 문제없이 맞물리면 인식 장치는, 클러치 제어 장치가 주행 클러치를 사전 조절된 값으로 개방하도록 유도하는 신호를 출력하여, 구동 엔진과 주행 클러치에 대해 상기 방법에 의해 전제되는 작지만 추가적인 부하는 가능한 신속하게 제거된다.

물론, 얻어진 제동 토크가 차량의 구동 바퀴에 작용하지 않도록, 변속기 제동 장치의 제동 작용도 동시에 상응하게 감소하는 것이 중요하다. 그러나 변속기 제동 장치의 비교적 작은 제동 출력을 고려하여, 여기에서는 변속기 제동 장치의 제동 작용을 재설정하기 위해 대부분 하나의 비교적 간단한 제어 장치로도 충분하다.

또한 다른 한편으로, 인식 장치는 목표 기어 단의 커플링 될 변속기 부품의 맞물림이 인식되면 신호를 출력하는데, 상기 신호는 결과적으로 주행 클러치에 의해 도입된 토크를 변속기 제동 장치의 제동 작용에 의해 대폭 보상하게 되는 장점이 있다. 따라서 최적의 방식으로, 기어 단의 체결 이후 주행 클러치는 개방되고, 주행 클러치의 개방이 요구되는 시간 간격 동안은, 아직 인가되고 있는 토크를 신속하게 보상하기 위해 매우 신속하게 제어 가능한 변속기 제동 장치가 제어된다. 주행 클러치가 주목할 만한 토크를 더 이상 변속기에 전달하지 않게 되면, 변속기 제동 장치도 다시 개방된다.

이에 의해 상황에 따라, 주행하는 차량의 전환 과정에서 단시간 동안이지만 실제로는 전혀 또는 어쨌든 거의 인지될 수 없는 임의의 제동 작용이 차량에 가해진다. 그러나 이에 대해 정지 상태로부터의 전환 과정인 경우, 주행 클러치를 통해 도입되는 구동 토크가 변속기 제동 장치에 의해 수용되는 제동 토크보다 더 큰 것이 확실히 방지되고, 차량은 가능한 방식으로 의도치 않게 롤링되거나 운전자가 원하는 것보다 더욱 빠르게 롤링되는 것이 확실히 방지된다. 전체적인 거동을 더욱 최적화하기 위해, 예를 들어 목표 기어 단 또는 차량의 주행 속도와 같은 또 다른 추가의 매개 변수들을 포함하는 것도 물론 가능하다.

본 발명은 실시예에 의해 더욱 더 상세히 설명되고, 이를 위한 2개의 도면에 의해 설명된다.

도 1은 차량의 롤링 시 기어 단이 체결될 때의 추가의 매개 변수와, 변속기 제동 장치와, 주행 클러치의 위치에 대한 시간에 따른 추이를 도시한 그래프이다.

도 2는 차량의 정지 시 기어 단이 체결될 때의 추가의 매개 변수와, 변속기 제동 장치와, 주행 클러치의 위치에 대한 시간에 따른 추이를 도시한 그래프이다.

본 발명에 따른 방법은 도입부에 논의된 US 6,769,523 B2호의 도 1과 도 2로부터 충분히 공지된 바와 같이, 하나의 파워 트레인을 구비한 자동차에서 사용될 수 있다. 이 경우, 차량의 구동 엔진은 주행 클러치를 통해 변속기와 연결된다. 추가로 상기 파워 트레인 내에는 변속기 제동 장치가 존재하며, 상기 변속기 제동 장치에 의해서 적어도 변속기의 입력축이 제동 가능하다. 주행 클러치의 작동 제어와, 변속기 제동 장치의 제어와, 기어 단 전환을 위해 필수적이며 압력 수단을 작동시킬 수 있는 변속기 작동기와 커플링 수단은 전자 제어 장치에 의해 제어된다.

상기 제어 장치는, 변속기 내의 관련 커플링 수단을 포함한 톱니 바퀴 또는 톱니 바퀴의 톱니 버팅 상태를 인식하기 위한 인식 장치로서도 사용되고, 이와 관련된 평가 프로그램을 가지고 있으며, 이에 필수적인 센서들과 연결된다. 더욱이 상기 제어 장치 내에는 톱니 버팅 상태를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 방법에 따라 작동되는 제어 프로그램이 저장되어 있다.

도 1에는 차량의 롤링 시 기어 단이 체결될 때의 추가의 매개 변수와, 변속기 제동 장치와, 주행 클러치 상태의 시간에 따른 진행 추이가 도시되어 있다. 더 정확히 말해서, 도면에서 가장 높이 위치한 첫번째 축에는 시간에 따른 주행 클러치의 상태가 도시되어 있고, 그 아래에 배치되고 "n_Ge"로 표시된 축에는 시간에 따른 변속기 구동축의 회전수가 도시되어 있고, 세번째 축에는 변속기 제동 장치의 전환 상태가, 그 아래 배치된 네번째 축에는 변속기 내부의 해당 톱니 바퀴 또는 커플링 수단의 전환 경로가, 마지막으로 가장 아래의 "인식"이라는 개념으로 도시된 축에는 소위 인식 장치의 상태가 도시되어 있다. 상기 인식 장치는 바람직하게는 상술된 전자 제어 장치 내의 소프트웨어 모듈이다. 시간축들은 각각 동일한 척도로 도시되어 있으므로, 특별히 표시되는 시점들(t0 내지 t6)은 동일한 절대 시간의 모든 축들과 각각 상응한다.

시점(t0)에서는, 자동 주행 클러치와 변속기 제동 장치를 구비한 승용차의 동기화되지 않은 자동 변속기에서 2단이 체결되고, 차량이 40km/h의 속도로 전진 이동하는 것이 가정된다. 이 경우 주행 클러치는 체결된다. 변속기 구동축의 회전수는 선택된 기어 단의 변속비 및 주행 속도로부터 발생하며, 상기 시점에서는 주행 클러치가 체결됨으로써 구동 엔진의 출력 회전수에 상응한다. 변속기 제동 장치는 작동되지 않고, 여기서 고려되는 3단의 톱니 바퀴는 토크를 전달하지 않는 중립 위치에 위치한다.

시점(t1)에서는, 3단으로 도입되는 기어 단 전환이 이루어진다. 이를 위해 상기 시점에서부터는 주행 클러치가 시점(t2)에서 "ZAZL" 표시로 도시된 본 발명에 따른 톱니 버팅 해결 상태에 위치할 때까지 개방된다. 그 밖의 매개 변수는 t1과 t2 사이의 시간 간격에서 일정하게 유지되며, 물론 구동 엔진을 원하는 회전수로 조절하기 위해 엔진 제어 장치는 통상의 방식으로 분사량을 감소시킨다.

시점(t2)에서는, 원하는 톱니 버팅 해결 상태(ZAZL)에서 주행 클러치의 개방이 차단되고, 구동 엔진은 거의 개방된 주행 클러치를 통해, 주행 클러치의 구동 측과 출력 측 사이의 회전수 차이에 따라, 적은 회전 토크를 변속기의 구동축에 전달한다. 동시에 시점(t2)에서부터는 변속기 제동 장치가 연결됨으로써, 변속기의 구동축의 회전 수는 떨어지고, 계속해서 변속기 제동 장치에서 감소되는 구동 엔진의 임의의 작은 토크는 주행 클러치를 통해 변속기의 구동축에 전달된다.

시점(t3)에서는, 고유의 전환 과정이 시작되고, 인식 장치는 사전 설정된 시간 이내에 효과적으로 전환 과정이 차단되는지를 모니터링한다. 이로부터 얼마지나지 않아 목표 기어 단의 톱니 바퀴들은 맞물린 상태가 될 것이고, 따라서 기어 단 전환은 변속기 측에서 대폭 차단될 것이다.

그러나 이러한 경우, 전환 경로를 위한 도 1의 그래프에 도시된 바와 같이, 톱니 버팅 상태(ZaZ)가 발생하고, 이는 인식 장치를 통해 인식된다. 이는 t3과 t4 사이의 임의의 대기 시간 이후, 시점(t4)에서 변속기 제동 장치의 해제를 야기한다(전환 상태 = 0). 이로 인해, 주행 클러치에 의해 제공되는 토크는 더이상 변속기 제동 장치에서 감소되지 않을 수 있으며, 다음번에는 변속기의 구동축에 작용함에 따라, 변속기 입력축의 회전에 의해 톱니 버팅 상태는 짧은 시간이 지난 후 해결될 수 있다. 이는 한편으로는 전환 경로의 그래프에서, 다른 한편으로는 시점 들(t4 및 t5) 사이의 변속기의 구동축 가속도에서 도시된다. 간결하게 도시하기 위해, 여기서 변속기의 구동축 회전수는 과장되어 높게 도시되어 있다.

인식 장치 또는 변속기 제어 장치에 의해 톱니 버팅 상태(ZaZ)의 해결이 시점(t5)에서 인식되자마자, 주행 클러치는 실제로 주행 클러치를 통한 토크 전달이 더 이상 이루어지지 않는 사전에 고정된 값으로 개방된다. 이와 동시에, 주행 클러치의 완전 개방을 위해 요구되는 시간 동안, 아직 변속기 구동축에 인가되는 토크가 차량의 가속도로써 나타나는 것을 방지하기 위해, 변속기 제동 장치는 다시 한번 시점(t6)에 이르기까지 활성화된다(전환 위치 = 1).

시점(t6)에서는, 전환 과정이 변속기 측에서 차단되고(기어 단 체결 = GE), 변속기 입력축은 정지 상태이고(n_Ge = 0), 차량은 언제나 주행 클러치의 체결을 통해 그리고 선택된 새로운 기어 단을 갖는 구동 엔진의 제어 장치에 상응하게 작동될 수 있다.

도 2에는 동일하게 도시된 매개 변수에 의해, 차량의 정지 상태로부터 기어 단이 체결될 때의 과정들이 도시되어 있다. 시점(t0)에서 시점(t1)에 이르기까지 주행 클러치는 개방된다. 변속기의 구동축이 정지하고, 변속기 제동 장치는 해제되고, 여기서 관심의 대상이 되는 1단의 톱니 바퀴 또는 커플링 수단은, 토크가 전달될 수 없는 중립 위치에 위치한다. 그러나 이 경우, 예를 들어 차량의 정지 직후, 사전에 체결된 기어 단(GE)이 풀리는 것이 가능하다. 그러나 여기서 다른 톱니 바퀴가 문제이므로, 상기 과정은 여기서 파선으로 도시된다.

시점(t1)에서는, 1단의 체결이 시작된다. 이를 위해 주행 클러치는 톱니 버 팅 해결 상태(ZAZL)가 되고, 인식 장치는 사전 설정된 시간 간격 이내에 목표 기어 단이 체결되는지 모니터링하기 시작한다. 이와 동시에 변속기 제동 장치는 구동 엔진으로부터 주행 클러치를 통해 변속기의 구동축에 작용하는 형성된 토크를 줄이기 위해 이어서 작동된다. 시점(t2)에서는, 주행 클러치의 위치 선정이 차단되고, 맞물리게 될 톱니 바퀴 또는 커플링 수단은 톱니 버팅 상태(ZaZ)가 된다.

톱니 버팅 상태(ZaZ)가 스스로 해결되는지를 확인하기 위해 인식 장치가 일정 시간을 대기한 후, 시점(t3)에서는, 변속기 제동 장치가 개방된 후, 인가되는 주행 클러치의 작은 토크에 의해 변속기의 구동축이 회전을 시작하며, 상기 토크는 시점(f4) 직전에 톱니 버팅 상태(ZaZ)를 해결한다. 이는 이어서 시점(f4)에서 주행 클러치의 개방을 유도하고, 이와 동시에 정지 상태가 될 때까지 변속기의 구동축을 재차 제동하기 위해, 짧은 시간 동안 주행 클러치가 완전히 개방될 때까지 변속기 제동 장치를 새로이 연결하는 인식 장치에 의해 인식된다(전환 위치 = 1). 주행 클러치가 완전히 개방되고 변속기의 구동축이 정지 상태가 될 때까지 제동되자마자(n_Ge = 0), 변속기 제동 장치는 재차 해제된다. 제1 기어 단은 체결되고(GE), 주행 클러치의 전환 및 내연 기관의 동시적인 제어를 통해 언제나 사용될 수 있다.

<도면 부호 리스트>

GE : 기어 단 체결

N_Ge : 변속기 입력축의 회전수

t : 시간

ZaZ : 톱니 버팅 상태

ZAZL : 톱니 버팅 해결 상태

Claims (13)

1. 변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법이며, 전환 가능하고 주행 클러치 제어 장치에 의해 제어되며 자동 조절 가능한 주행 클러치에 의해 구동 엔진의 변속기가 구동되고, 하나 이상의 구동축과, 출력축과, 형태 결합식으로 전환 가능한 요소들의 사용하에 전환 가능한 기어 단과, 구동축에 작용하는 변속기 제동 장치를 포함하며, 톱니 버팅 상태를 인식하기 위한 인식 장치가 추가로 제공되는, 변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법에 있어서,

   주행 클러치 제어 장치는 곧 발생될 기어 단 체결이 인식되면 주행 클러치의 작동 위치로의 조절에 작용하며, 상기 작동 위치에서는, 변속기 제동 장치의 현재의 또는 조절될 제동 토크보다 작거나 동일한 사전 설정 토크가 구동 엔진으로부터 주행 클러치를 통해 변속기의 구동축에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 인식 장치는 톱니 버팅 상태가 인식되면 변속기 제동 장치의 조절을 위해, 변속기 제동 장치의 제동 작용의 감소에 직접 또는 간접적으로 작용하는 신호를 발생시키고 출력하는 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주행 클러치 제어 장치는 곧 발생될 기어 단 체결이 인식되면, 주행 클러치에 의해 변속기의 구동축에 전달되는 토크의 직접적 또는 간접적인 조절에 작용하며, 상기 토크는 톱니 버팅 상태의 해결을 위해 필요한, 검출되거나 판독된 최대 토크와 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주행 클러치 제어 장치는 곧 발생될 기어 단 체결이 인식되면, 주행 클러치에 의해 변속기의 구동축에 전달되는 토크의 직접적 또는 간접적인 조절에 작용하며, 상기 토크는 톱니 버팅 상태의 해결을 위해 요구되는, 검출되거나 판독된 최대 토크와 동일하거나 더 작은 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 인식 장치는 톱니 버팅 상태가 인식되면, 변속기 제동 장치의 조절을 위한 신호를 발생시키고 출력하며, 상기 신호는, 제동 작용이 사전 설정된 제1 지속 시간 동안 제1 값만큼 우선 감소되고, 인식 장치가 톱니 버팅 상태의 지속을 인식하는 경우, 늘어난 시간 동안 제동 작용이 계속 감소되는 방식으로, 변속기 제동 장치의 제동 작용의 감소에 직접 또는 간접적으로 작용하는 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
6. 제5항에 있어서, 인식 장치는 일정한 증가율로 늘어난 시간 동안 변속기 제동 장치를 개방하는 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
7. 제5항에 있어서, 인식 장치는 증가하는 증가율로 늘어난 시간 간격 동안 변속기 제동 장치를 개방하는 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
8. 제5항에 있어서, 인식 장치는 감소하는 증가율로 늘어난 시간 간격 동안 변속기 제동 장치를 해결하는 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 인식 장치는 톱니 버팅 상태가 인식되면 변속기 제동 장치를 조절하기 위한 신호를 발생하고 출력하며, 상기 신호는 결과적으로 변속기 제동 장치가 간헐적으로 개방 및 체결되게 하는 것을 특징으로 하는,

   변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 변속기 제동 장치의 개방값 및/또는 시간에 따른 추이가, 운전자 요구에 따라 변형되는 것을 특징으로 하는,

    변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 인식 장치는 변속기 제동 장치의 작동 시, 체결될 기어 단 및/또는 변속기 온도 및/또는 변속기 오일 온도를 고려하는 것을 특징으로 하는,

    변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 인식 장치는 목표 기어 단의 커플링될 변속기 부품의 맞물림이 시작되는 것을 인식하면, 주행 클러치가 사전 설정된 값으로 개방되도록 클러치 제어 장치를 유도하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는,

    변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 인식 장치는 목표 기어 단의 커플링될 변속기 부품의 맞물림이 시작되는 것을 인식하면, 주행 클러치에 의해 추가 도입된 토크를 변속기 제동 장치의 제동 작용에 의해 충분히 보상하게 되는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는,

    변속기에서 기어 단의 체결 시 톱니 버팅 상태를 극복하기 위한 방법.

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