KR20120136605A - 차량의 변속기 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액츄에이터로 슬리브를 작동시켜서 동기작동이 이루어지도록 하는 변속메커니즘을 탑재한 차량이 감속중, 현재 주행단 대비하여 저단의 목표단으로 변속을 수행할 때, 입력축과 출력축 사이의 부품들 사이에서 발생하는 백래쉬 등에 의한 충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 변속품질의 향상으로 차량의 정숙성과 승차감을 향상시키고, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량의 변속기 제어방법{Transmission Control Method for Vehicle}

본 발명은 차량의 변속기 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액츄에이터로 싱크로기구를 작동시켜서 기어를 치합시키는 DCT 등을 포함하는 AMT를 탑재한 차량에 있어서, 차량의 감속에 따른 변속 제어시에 변속충격이 발생하는 것을 방지하도록 하는 기술에 관한 것이다.

종래 DCT를 탑재한 차량의 감속시 다운 쉬프트가 이루어지는 과정을 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

차량의 감속시, 변속기 컨트롤러는 현재의 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 하여 목표단의 기어 치합을 위해 해당 싱크로기구를 작동시키도록 액츄에이터를 구동하게 된다.

상기 액츄에이터는 통상 싱크로기구를 이루는 슬리브를 직선이동시킴에 의해 동기작동 및 해당 변속단의 기어치합을 이루는 작동을 수행하게 된다.

상기와 같이 액츄에이터가 작동되기 시작하면, 슬리브가 키이를 통해 싱크로나이저링을 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 가압하여 동기화가 시작되며(도 1의 T1 시점), 상기 목표단의 변속단기어와 치합되어 연결된 제2입력축은 상기와 같이 출력축과의 동기가 이루어지게 됨에 따라 회전수가 상승하게 된다.

이 과정에서, 상기 제2입력축의 회전수가 상승하게 되는 것은 상기 출력축의 회전력이 상기 싱크로기구를 통해 제2입력축으로 전달되기 때문으로, 이는 상기 제2입력축과 관련된 관성질량의 속도를 높이기 위해 출력축의 토크가 사용되는 것을 의미하며, 이와 같이 출력축으로부터 제2입력축으로 전달되는 토크는 상기 제2입력축으로부터 출력축에 이르는 기어들과 같은 부품들의 백래쉬를 한쪽 방향으로 정렬시키게 된다.

상기와 같은 동기작동이 이루어지면 제2입력축은 출력축과 속도가 같아지고, 그 이후 상기 액츄에이터의 작용에 의해 슬리브가 더 이동하게 되면, 상기 슬리브가 싱크로나이저링을 넘고 키이를 넘어가면서, 슬리브가 싱크로나이저링을 밀던 가압력이 해제됨에 따라 동기상태가 붕괴되는 순간이 발생한다(T2~T3).

이후, 상기 액츄에이터의 작용에 의해 슬리브가 더 이동하면, 상기 슬리브가 상기 목표단의 클러치기어에 치합됨에 따라, 변속이 완료되게 된다(T3 이후).

그런데, 상기 동기상태가 붕괴된 동안, 상기 제2입력축은 회전에 따른 마찰저항을 무시한다면, 그대로 자유 회전하는 상태가 되어 동기된 당시의 회전속도를 유지하고 있게 되는데, 상기 출력축은 차량이 감속중이므로 그 속도가 떨어져서, 결과적으로 상기 슬리브가 상기 클러치기어에 치합되려는 순간에는 상대적으로 제2입력축의 속도가 출력축의 속도보다 빠른 상태가 된다.

상기와 같은 상태에서 그대로 슬리브가 진행하여, 상기 클러치기어와 결합되게 되면, 이번에는 상대적으로 빠른 속도의 제2입력축이 출력축을 회전시키는 방향의 토크가 작용하면서, 상기 동기작용 시작시에 한 쪽 방향으로 정렬되었던 부품들의 백래쉬가 이번에는 그 반대 방향으로 다시 정렬되는 현상이 발생하는데, 이와 같은 현상은 결국 상기 제2입력축과 출력축 사이의 기어들과 같은 부품들이 빠른 속도로 회전하다가 부딪히면서 충격을 발생시키게 됨을 의미한다.

종래 상기한 바와 같은 과정에 의해 발생되는 변속 충격 및 소음은 차량의 정숙성을 해치며, 사용자에게 불쾌감을 주고, 차량의 상품성을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 액츄에이터로 슬리브를 작동시켜서 동기작동이 이루어지도록 하는 변속메커니즘을 탑재한 차량이 감속중, 현재 주행단 대비하여 저단의 목표단으로 변속을 수행할 때, 입력축과 출력축 사이의 부품들 사이에서 발생하는 백래쉬 등에 의한 충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 변속품질의 향상으로 차량의 정숙성과 승차감을 향상시키고, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 변속기 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 변속기 제어방법은

차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 변속이 필요할 때, 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이의 동기를 개시하는 변속개시단계와;

상기 목표단의 변속단기어를 통한 출력축과 입력축 사이의 동기가 완료되면, 상기 동기상태를 소정시간 동안 유지하는 동기유지단계와;

상기 변속정지단계 이후, 상기 목표단과의 치합을 완료하여 변속을 완료시키는 변속완료단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 차량의 변속기 제어방법은

차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 변속이 필요하면, 액츄에이터로 슬리브를 이동시켜 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이의 동기를 개시하고, 상기 목표단의 변속단기어를 통한 출력축과 입력축 사이의 동기가 완료되면, 상기 동기상태를 소정시간 동안 유지한 후, 상기 목표단과의 치합을 완료하여 변속을 완료시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 액츄에이터로 슬리브를 작동시켜서 동기작동이 이루어지도록 하는 변속메커니즘을 탑재한 차량이 감속중, 현재 주행단 대비하여 저단의 목표단으로 변속을 수행할 때, 입력축과 출력축 사이의 부품들 사이에서 발생하는 백래쉬 등에 의한 충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 변속품질의 향상으로 차량의 정숙성과 승차감을 향상시키고, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 DCT를 탑재한 차량의 감속시 다운 쉬프트가 이루어지는 과정을 설명한 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 변속기 제어방법을 예시한 순서도,
도 3은 도 2의 제어방법에 따른 변속과정을 설명한 그래프이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 변속기 제어방법의 실시예는 차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 변속이 필요할 때, 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이의 동기를 개시하는 변속개시단계(S10)와; 상기 목표단의 변속단기어를 통한 출력축과 입력축 사이의 동기가 완료되면, 상기 동기상태를 소정시간 동안 유지하는 동기유지단계(S20)와; 상기 변속정지단계 이후, 상기 목표단과의 치합을 완료하여 변속을 완료시키는 변속완료단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 상기 변속개시단계(S10)와 상기 변속완료단계(S30) 사이에 상기한 동기유지단계(S20)를 둠으로써, 상기 변속개시단계(S10)에서 발생된 입력축과 출력축 사이의 백래쉬 정렬 상태를 반대 방향으로 부드럽게 재정렬되도록 함으로써, 종래 백래쉬의 방향 전환에 따른 변속충격 및 소음의 발생을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

상기 변속개시단계(S10)는 액츄에이터를 제어하여 상기 목표단의 슬리브를 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 직선이동시키기 시작함에 의해 이루어지는 바, 도 3에서 보면, 차량이 감속함에 따라 현재 주행단에 비하여 저단인 목표단으로의 변속명령이 발생하여 T0부터 액츄에이터가 구동됨에 따라 슬리브가 이동되기 시작하고, T1부터는 동기력이 발생되어 동기가 개시되어 이후 입력축의 회전속도가 점차 상승하기 시작하는 과정을 말한다.

참고로, 도 3은 제1입력축과 제2입력축이 구비되어 있는 DCT의 변속과정을 도시한 것으로, 변속되어야 할 목표단은 2단이며, 상기 목표단에 연결되는 입력축은 제2입력축을 말하는 바, 본 발명에서 언급되는 입력축을 도 3의 상황에 비추어 보면 제2입력축에 해당된다.

또한, 본 실시예에서 전제로 하고 있는 변속기의 동기장치는 슬리브의 직선이동에 의해 싱크로나이저링이 클러치기어 쪽으로 가압되면서 동기작용이 발생되고, 슬리브가 상기 싱크로나이저링을 넘어서서 상기 클러치기어에 치합되면 변속이 완료되며, 상기 클러치기어는 목표단의 변속단기어와 일체로 되어 있어서, 동력은 상기 슬리브의 중심에 위치한 허브로부터 상기 슬리브 및 클러치기어를 통해 상기 변속단기어로 연결되는 메커니즘을 가지고 있으며, 상기 액츄에이터는 변속기컨트롤러에 의해 상기 슬리브를 직선이동시킬 수 있도록 구성된다.

상기 동기유지단계(S20)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 슬리브의 직선이동을 정지시킴에 의해 이루어지며, 상기 변속완료단계(S30)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 슬리브가 추가적으로 직선이동함에 의해 이루어진다.

즉, 본 발명은 액츄에이터를 제어하여 슬리브의 직선 운동을 조절함으로써, 변속작동이 이루어지도록 하는 DCT를 포함한 대부분의 AMT에 적용될 수 있는 기술로서, 상기 변속개시단계(S10)와 동기유지단계(S20) 및 변속완료단계(S30) 모두 상기 액츄에이터의 제어에 의해 이루어지며, 특히, 상기 동기유지단계(S20)는 상기 액츄에이터의 제어에 의해 상기 슬리브가 정지 내지는 일정한 범위 내의 위치로 제한되도록 함에 의해 이루어지는 것이다.

본 실시예에서는 상기 변속개시단계(S10) 이후 상기 동기유지단계(S20)의 이전에, 상기 입력축의 회전수 상승율이 소정 상승율에 이르면 상기 슬리브의 위치를 고정하는 슬리브고정개시단계(S15)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 변속개시단계(S10)에 의해, 상기 입력축의 회전수 상승율이 소정 상승율(rpm_grad_tg)에 이르면, 그 때 상기 슬리브의 위치를 기준위치로 삼고, 상기 동기유지단계(S20)에서의 슬리브의 위치를 상기 기준위치로 제어하는 것으로, 도 3의 T2시점에 해당한다.

다시 말하면, 상기 동기유지단계(S20)는 입력축의 회전수가 출력축의 회전수에 완전히 동기된 후(도 3의 T3 이후)부터 시작하는 것인데, 이때의 슬리브의 위치는 이미 그 이전의 상기 슬리브고정개시단계(S15)에서 정해진 슬리브의 위치로서, 상기 슬리브의 위치는 상기 슬리브고정개시단계(S15)로부터 상기 동기유지단계(S20)의 종료시까지 지속적으로 상기 기준위치로 제어되는 것이다.

여기서, 상기 슬리브를 기준위치로 제어하는 구체적인 방법으로는, 상술한 바와 같이 상기 슬리브를 상기 기준위치로 단순 고정하는 방법이나, 도 3에 예시한 바와 같이 상기 기준위치의 상하로 상한치(L_sync_max)와 하한치(L_sync_min)를 두고, 슬리브의 위치(L_sync)를 그 내부에 위치하도록 제어하는 방법이 사용될 수 있을 것이다.

한편, 상기 소정 상승율(rpm_grad_tg)이란, 상기 슬리브가 변속개시단계(S10)에 의해 목표단의 클러치기어를 향해 이동함에 따라 입력축이 동기화되면서 그 회전속도가 상승할 때, 그 회전속도의 상승이 선형적으로 증가하기 시작함이 확인되는 시점에서의 시간에 따른 입력축 회전속도의 상승율을 의미하는 것으로서, 물리적으로는 슬리브가 더 이상 이동하지 않고 현 상태를 유지하더라도, 입력축의 회전속도가 변속 응답성을 충분히 확보할 수 있는 범위 내에서 선형적으로 상승하여 출력축의 회전속도에 이를 수 있는 시점에서의 단위 시간에 대한 입력축 회전속도의 변화를 말하며, 다수의 시험 및 해석 등에 의해 결정될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 동기작용에 의해 입력축이 소정의 상승율에 이르게 될 때, 상기 슬리브고정개시단계(S15)를 시작하여, 상기 동기유지단계(S20)를 수행하게 되면, 입력축의 회전속도는 상기 슬리브고정개시단계(S15)의 시점으로부터 선형적으로 그 회전속도가 증가하여, 출력축 회전속도보다 높아지는 오버슈트 없이 상기 출력축의 회전속도와 동기화 되고, 이 시점으로부터 상기 동기유지단계(S20)가 수행되게 된다.

상기 동기유지단계(S20)의 소정시간은 상기 변속개시단계(S10)에 의해 한 쪽 방향으로 정렬되었던 입력축과 출력축 사이 부품들의 백래쉬가, 계속해서 감속되는 출력축에 의해 그 반대쪽 방향으로 정렬될 때까지로 설정되는 바, 역시 실험 및 해석 등에 의해 설정되는 것이 바람직하다. 참고로, 도 3에서 동기유지단계(S20)는 T3부터 T4에 이르는 과정이다.

상기 동기유지단계(S20)에서는 상기 슬리브는 거의 고정된 상태를 유지하게 되어, 종래의 일반적인 변속과정과는 달리, 통상 최초 입력축과 출력축의 동기완료 후 동기붕괴 현상이 일어나는 시점에도 지속적으로 입력축과 출력축이 연결되어 동기된 상태를 유지한다.

이때, 상기 출력축의 회전속도는 차량이 감속중이므로 점차 줄어들게 되고, 상기 입력축은 상기 변속개시단계(S10)에 의해 상기 출력축 회전속도에 동기화되는 동안 회전속도가 상승하다가, 동기완료 후에는 상기 동기유지단계(S20) 동안 상기 출력축 회전속도를 따라 그 회전속도가 하강하기 시작한다.

상기 동기유지단계(S20)에서, 상기 입력축은 회전관성에 의해 출력축보다 빠른 속도로 회전하려는 경향을 보이고, 반대로 출력축은 차량의 감속에 의해 점차 낮은 속도로 회전하게 되므로, 상기 변속개시단계(S10)에서, 출력축에 의해 입력축의 회전속도가 높아지면서 발생했던 관련부품들의 백래쉬 정렬 상태가, 반대로 출력축에 의해 상기 입력축의 회전속도가 낮아지면서 반대로 역정렬되게 되며, 이와 같은 상태는 입력축이 출력축을 구동하는 상태와 동일하므로, 이후 입력축을 통해 출력축으로 동력이 전달되게 되는 동안 상기와 같이 관련부품들의 백래쉬 정렬상태 변화에 의한 변속 충격이나 소음 등은 발생하지 않게 되는 것이다.

여기서, 상기 백래쉬 정렬상태에 관여하는 상기 관련부품들이란, 목표단에 관련된 동기장치의 허브, 슬리브, 클러치기어, 변속단기어 등과 같은 부품들을 말한다.

상기와 같이 동기유지단계가 완료된 이후에는, 상기 슬리브를 마저 이동시켜서 목표단의 클러치기어와 슬리브가 완전히 치합되도록 함으로써, 변속을 종료하는 상기 변속완료단계가 수행된다.

이때, 상기 슬리브를 추가로 이동시키는 조작력을 과도하거나 부족하지 않게 적절히 설정함으로써, 또 다른 백래쉬의 발생이나 기어들 사이의 충돌이 발생하지 않도록 하면, 더욱 정숙한 변속품질을 확보할 수 있을 것이다.

S10; 변속개시단계
S20; 동기유지단계
S30; 변속완료단계
S15; 슬리브고정개시단계

Claims (8)

1. 차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 변속이 필요할 때, 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이의 동기를 개시하는 변속개시단계(S10)와;
   상기 목표단의 변속단기어를 통한 출력축과 입력축 사이의 동기가 완료되면, 상기 동기상태를 소정시간 동안 유지하는 동기유지단계(S20)와;
   상기 변속정지단계 이후, 상기 목표단과의 치합을 완료하여 변속을 완료시키는 변속완료단계(S30);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 변속개시단계(S10)는 액츄에이터를 제어하여 상기 목표단의 슬리브를 상기 목표단의 클러치기어 쪽으로 직선이동시키기 시작함에 의해 이루어지고;
   상기 동기유지단계(S20)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 슬리브의 직선이동을 정지시킴에 의해 이루어지며;
   상기 변속완료단계(S30)는 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 슬리브가 추가적으로 직선이동함에 의해 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 변속개시단계(S10)에 의해, 상기 입력축의 회전수 상승율이 소정 상승율에 이르면, 그 때의 상기 슬리브의 위치를 기준위치로 삼고, 상기 동기유지단계(S20)에서의 슬리브의 위치를 상기 기준위치로 제어하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 변속개시단계(S10) 이후 상기 동기유지단계(S20)의 이전에, 상기 입력축의 회전수 상승율이 소정 상승율에 이르면 상기 슬리브의 위치를 고정하는 슬리브고정개시단계(S15);
   를 더 포함하여 구성된 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기유지단계(S20)의 소정시간은 상기 변속개시단계(S10)에 의해 한 쪽 방향으로 정렬되었던 입력축과 출력축 사이 부품들의 백래쉬가, 계속해서 감속되는 출력축에 의해 그 반대쪽 방향으로 정렬될 때까지로 설정되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
6. 차량의 감속에 따라 현재 주행단에 비하여 저단을 목표단으로 변속이 필요하면, 액츄에이터로 슬리브를 이동시켜 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이의 동기를 개시하고, 상기 목표단의 변속단기어를 통한 출력축과 입력축 사이의 동기가 완료되면, 상기 동기상태를 소정시간 동안 유지한 후, 상기 목표단과의 치합을 완료하여 변속을 완료시키는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 슬리브의 이동으로 상기 목표단의 변속단기어와 출력축 사이의 동기가 개시되어 상기 입력축의 회전수 상승율이 소정 상승율에 이르면, 그 때의 상기 슬리브의 위치를 고정하여, 상기 목표단의 변속단기어를 통한 출력축과 입력축 사이의 동기가 완료되도록 함과 아울러 그 완료된 동기상태를 상기 소정시간 동안 유지하도록 하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 소정시간은 상기 슬리브의 이동으로 동기가 개시될 때 한 쪽 방향으로 정렬되었던 입력축과 출력축 사이 부품들의 백래쉬가, 계속해서 감속되는 출력축에 의해 그 반대쪽 방향으로 정렬될 때까지로 설정되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속기 제어방법.

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