KR20150029998A - 차량용 기어액추에이터 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량용 기어액추에이터 제어장치 및 방법 Download PDF

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KR20150029998A KR20130109158A KR20130109158A KR20150029998A KR 20150029998 A KR20150029998 A KR 20150029998A KR 20130109158 A KR20130109158 A KR 20130109158A KR 20130109158 A KR20130109158 A KR 20130109158A KR 20150029998 A KR20150029998 A KR 20150029998A
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윤영민
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Abstract

본 발명은, 컨트롤핑거가 셀렉팅 및 쉬프팅 동작되도록 경로를 갖으며, 상기 컨트롤핑거의 셀렉팅 동작되는 경로의 단부에 연장 형성된 연장부와, 상기 연장부에서 일측의 쉬프팅 경로 방향에 차단 형성된 차단부와, 상기 연장부에서 타측의 쉬프팅 경로 방향으로 쉬프팅 경로가 확장 형성된 확장부가 마련되어 구성된 변속게이트;를 포함하여 구성되는 차량용 기어액추에이터 제어장치 및 방법이 소개된다.

Description

차량용 기어액추에이터 제어장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OF GEAR ACTUATOR}
본 발명은 기어액추에이터의 제어기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨트롤핑거의 위치를 측정하기 위한 위치센서 없이도 컨트롤핑거의 기준위치를 신속하고 간편하게 측정 가능하도록 한 차량용 기어액추에이터 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 자동변속기의 운전 편의성과 수동변속기의 연비성능 및 높은 동력 효율을 동시에 달성할 수 있는 자동화 수동변속기의 개발이 많이 이루어지고 있다.
자동화 수동변속기는 클러치가 있는 수동변속기 메커니즘을 기반으로 클러치 작동 및 기어 변속을 자동으로 수행하는 시스템으로써, 이러한 작동은 유압 또는 모터로 구동되는 액추에이터를 이용하여 이루어진다.
특히, 기어 변속을 정확하게 하기 위해서는 기어 연결/해제를 담당하는 컨트롤핑거(변속핑거)가 변속(Shift) 방향으로 어느 위치에 있는지 측정하는 위치 센서가 필요하지만, 위치 센서는 제품의 원가 상승이 발생하고 패키지 구성 및 중량에서도 불리하여 이러한 단점들을 극복해야 하는 문제가 있다.
더불어, 차량의 이그니션 온시 액추에이터를 제어하는 TCU (Transmission Control Unit)에 전원이 인가되어 작동을 시작할 때 컨트롤핑거는 현재의 위치와 상관없이 그 초기 위치는 '0'으로 초기화되는 문제가 생긴다. 또한, 작동 중 기준점 확보 실패 시 현재 알고 있는 기준위치가 현재의 위치를 나타낸다고 할 수 없어 정확한 기준점을 확보하는 데에 문제가 있다.
한편, 종래에 한국 공개특허공보 공개번호 10-2011-0011250호의 "더블클러치변속기의 변속장치"가 소개된바 있다.
그러나, 이같은 구조의 변속장치에서는 기어액추에이터의 제어시 쉬프팅 방향으로의 위치를 측정할 수 있는 센서가 없어, 컨트롤핑거의 위치를 정확하게 예측하기 어려운 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2011-0011250 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 컨트롤핑거의 위치를 측정하기 위한 위치센서 없이도 컨트롤핑거의 기준위치를 신속하고 간편하게 측정 가능하도록 한 차량용 기어액추에이터 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기어액추에이터 제어장치의 구성은, 컨트롤핑거가 셀렉팅 및 쉬프팅 동작되도록 경로를 갖으며, 상기 쉬프팅 동작되는 경로의 측부에는 상기 컨트롤핑거가 셀렉팅되어 진출입 가능하도록 확장부가 확장 형성된 변속게이트;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 확장부의 양 내부단 사이의 길이는 상기 확장부에 셀렉팅되어 진입되는 컨트롤핑거의 양단 사이의 길이보다 더 길게 형성되어 컨트롤핑거가 쉬프팅 동작되도록 구성될 수 있다.
상기 확장부의 양 내부단은 단차지게 형성되어 상기 확장부 내에서 쉬프팅 동작되는 컨트롤핑거의 이동을 제한하도록 구성될 수 있다.
상기 확장부는 쉬프팅 경로의 측부 중단에 형성될 수 있다.
상기 확장부는 쉬프팅 경로마다 각각 형성될 수 있다.
상기 컨트롤핑거의 셀렉팅 동작은 솔레노이드에 의해 이루어지며, 상기 컨트롤핑거의 쉬프팅 동작은 모터에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 차량용 기어액추에이터 제어방법의 구성은, 쉬프팅 경로의 외측단을 향해 컨트롤핑거를 쉬프팅 이동시키는 쉬프팅단계; 상기 컨트롤핑거를 상기 쉬프팅 경로의 내측단을 향해 쉬프팅 동작시켜 상기 컨트롤핑거를 확장부의 길이 범위 내에 위치시키는 제1이동단계; 상기 컨트롤핑거를 상기 확장부를 향해 셀렉팅 이동시키는 제2이동단계; 및 상기 컨트롤핑거를 상기 확장부 내에서 쉬프팅 이동시켜 확장부의 일측 내부단을 확인하는 제1확인단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1확인단계는, 상기 컨트롤핑거를 상기 확장부 내에서 쉬프팅 이동시켜 확장부의 타측 내부단을 확인하는 제2확인단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1확인단계는, 상기 확장부 내에 위치한 컨트롤핑거를 상기 확장부와 이어진 쉬프팅 경로 상에 셀렉팅 이동시키는 제3이동단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 쉬프팅단계 이전에 컨트롤핑거의 셀렉팅 동작을 시도하여 셀렉팅 동작 가능 여부를 판단하는 판단단계; 상기 컨트롤핑거의 셀렉팅 동작 가능시, 상기 컨트롤핑거를 셀렉팅 경로의 단부를 향해 셀렉팅 동작시키는 셀렉팅단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 기어액추에이터의 작동이 리셋되는 경우나, 또는 액추에이터의 작동 중 컨트롤핑거의 기준위치를 확보하는 것이 실패한 경우, 별도의 위치센서 없이도 컨트롤핑거의 기준위치를 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 컨트롤핑거의 기준위치를 확인하기 위해 별도로 시간을 할애할 필요없이, 기어를 체결하거나 체결된 기어를 해제하는 변속 과정에서 계속적 또는 주기적으로 기준위치를 확인하는 것이 가능함으로써, 컨트롤핑거의 기준위치 확보에 필요한 시간을 줄이는 것은 물론, 기어액추에이터를 통한 보다 정밀한 변속 제어를 실시할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 기어액추에이터의 변속작동 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 기어액추에이터 제어방법을 순차적으로 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 기어액추에이터 제어장치를 통해 기준위치를 확보하는 제어방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 기어액추에이터의 변속작동 개념도이며, 도 2는 본 발명에 의한 기어액추에이터 제어방법을 순차적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 기어액추에이터 제어장치를 통해 기준위치를 확보하는 제어방법을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 7속 더블클러치 변속기에 적용될 수 있는 것으로, 1,3,5,7속의 쉬프팅 경로를 갖는 변속게이트(10)와, R,2,4,6속의 쉬프팅 경로를 갖는 변속게이트(10)가 각각 마련될 수 있으며, 각 변속게이트(10) 상에서 컨트롤핑거(2)가 각각 셀렉팅 및 쉬프팅 이동 가능하게 설치될 수 있다.
다만, 도 3에서는 설명의 편의를 위해 하나의 변속게이트(10)만을 도시하여 설명하고 있음을 밝혀두며, 변속기 설계에 따라 변속게이트(10)의 구조와 개수는 달라질 수 있고, 쉬프팅 경로 역시 달라질 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 차량용 기어액추에이터 제어장치는, 크게 확장부(12)가 형성된 변속게이트(10)를 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 컨트롤핑거(2)가 셀렉팅 및 쉬프팅 동작되도록 경로를 갖으며, 상기 쉬프팅 동작되는 경로의 측부에는 상기 컨트롤핑거(2)가 셀렉팅되어 진출입 가능하도록 확장부(12)가 확장 형성된 변속게이트(10);를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 확장부(12)는 컨트롤핑거(2)의 이동이 가능하도록 구성된 공간일 수 있다. 그리고, 상기 확장부(12)는 각 쉬프팅 경로마다 각각 형성될 수 있지만, 이는 변속게이트(10)의 설계방식에 따라 변경 가능할 수 있다.
즉, 쉬프팅 경로(10b)의 측부에 컨트롤핑거(2)의 진출입이 가능한 확장부(12)가 형성됨으로써, 쉬프팅 경로(10b)에서 확장부(12)로 셀렉팅 이동되어 진입된 컨트롤핑거(2)가 확장부(12) 내부단에 접촉하여 확인되는 것을 통해 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확보할 수 있게 된다.
따라서, 기어액추에이터(1)의 작동이 리셋되는 경우나, 또는 액추에이터의 작동 중 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확보하는 것이 실패한 경우, 별도의 위치센서 없이도 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 보다 간편하고 신속하게 확보할 수 있게 됨으로써, 기어액추에이터(1)의 변속 제어를 보다 정밀하고 능동적으로 수행할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에서 상기 확장부(12)의 양 내부단 사이의 길이(L2)는 상기 확장부(12)에 셀렉팅되어 진입되는 컨트롤핑거(2)의 양단 사이의 길이(L1)보다 더 길게 형성되어 컨트롤핑거(2)가 쉬프팅 동작되도록 구성될 수 있다.
즉, 확장부(12)에 셀렉팅 이동되어 진입된 컨트롤핑거(2)는 확장부(12) 내에서 쉬프팅 동작되는 방향으로 이동 가능함으로써, 확장부(12)의 양 내부단에 각각 접촉 및 확인되어 더욱 정확한 기준위치의 확보가 가능하게 된다.
그리고, 본 발명에서 상기 확장부(12)의 양 내부단은 단차지게 형성되어 상기 확장부(12) 내에서 쉬프팅 동작되는 컨트롤핑거(2)의 이동을 제한하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 확장부(12)는 쉬프팅 경로(10b)의 측부 중단에 형성될 수 있다.
즉, 상기 컨트롤핑거(2)가 확장부(12) 내에서 쉬프팅 동작되는 방향으로 이동시, 양 내부단이 단차지게 형성되어 있는바, 상기 단차진 부분에 확인되는 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 보다 정확하게 확보할 수 있게 된다.
여기서, 상기 컨트롤핑거(2)의 셀렉팅 동작은 직선 변위량의 조절이 불가능하고, 온/오프 조절만이 가능한 솔레노이드에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 컨트롤핑거(2)의 쉬프팅 동작은 회전 변위량의 조절이 가능한 모터에 의해 이루어질 수 있다.
즉, 컨트롤핑거(2)의 쉬프팅 동작은 클러치 제어와 함께 정밀한 변속 제어가 필요함으로써, 회전 변위량의 제어가 가능한 모터가 사용되는 것이 바람직하지만, 셀렉팅 동작은 쉬프팅 동작에 비해 상대적으로 정밀한 변속 제어의 필요성이 낮으므로, 직선 변위량의 제어는 불가능하지만 모터에 비해 가격경쟁력이 있는 솔레노이드가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 온/오프 조절만이 가능한 솔레노이드를 이용하여 셀렉팅 동작을 수행하면서도 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확보할 수 있으므로, 컨트롤핑거(2)의 정밀한 변속 제어가 가능하면서도, 종래의 기어액추에이터 제어장치 대비하여 가격경쟁력을 갖는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 기어액추에이터 제어방법의 구성은, 크게 쉬프팅단계(S10)와, 제1이동단계(S20)와, 제2이동단계(S30) 및 제1확인단계(S40)를 포함하여 구성된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 기어액추에이터 제어장치에 의해 기어액추에이터를 제어하는 방법으로서, 쉬프팅 경로(10b)의 외측단을 향해 컨트롤핑거(2)를 쉬프팅 이동시키는 쉬프팅단계(S10); 상기 컨트롤핑거(2)를 상기 쉬프팅 경로(10b)의 내측단을 향해 쉬프팅 동작시켜 상기 컨트롤핑거(2)를 확장부(12)의 길이(L2) 범위 내에 위치시키는 제1이동단계(S20); 상기 컨트롤핑거(2)를 상기 확장부(12)를 향해 셀렉팅 이동시키는 제2이동단계(S30); 및 상기 컨트롤핑거(2)를 상기 확장부(12) 내에서 쉬프팅 이동시켜 확장부(12)의 일측 내부단을 확인하는 제1확인단계(S40);를 포함하여 구성된다.
즉, 변속하고자 하는 쉬프팅 경로(10b)의 끝부분을 향해 컨트롤핑거(2)가 쉬프팅 이동되면, 상기 쉬프팅 경로(10b)의 끝부분으로부터 확장부(12)까지의 길이는 설정되어 있는바, 컨트롤핑거(2)를 확장부(12)의 길이(L2) 범위 내에 위치시킬 수 있다. 이후, 확장부(12) 내에 컨트롤핑거(2)를 셀렉팅 이동시킨 후에, 확장부(12) 내에서 컨트롤핑거(2)를 쉬프팅 이동시켜 확장부(12)의 내부단을 확인하게 되는바, 별도의 위치센서 없이도 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확보할 수 있게 된다.
특히, 컨트롤핑거(2)의 쉬프팅 동작에 따른 기어 체결 및 해제의 변속과정에서 기준위치를 확인하는 것이 가능함으로써, 기준위치 확보에 소요되는 시간이 크게 줄어들게 된다.
아울러, 본 발명에서, 상기 제1확인단계(S40)는, 상기 컨트롤핑거(2)를 상기 확장부(12) 내에서 쉬프팅 이동시켜 확장부(12)의 타측 내부단을 확인하는 제2확인단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 컨트롤핑거(2)가 확장부(12)에 진입한 후에 상기 확장부(12)의 일측 내부단에 부딪히면서 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확보한 후에, 다시 확장부(12)의 타측 내부단에 부딪히면서 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확보하게 됨으로써, 기준위치 확보에 대한 정확성을 향상시키고, 수시로 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확보하게 되는바, 기어액추에이터(1)를 통한 보다 정밀한 변속 제어를 실시할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제1확인단계(S40)는, 상기 확장부(12) 내에 위치한 컨트롤핑거(2)를 상기 확장부(12)와 이어진 쉬프팅 경로(10b) 상에 셀렉팅 이동시키는 제3이동단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 확장부(12) 내에서 컨트롤핑거(2)의 기준위치가 확인되면, 컨트롤핑거(2)는 상기 확장부(12)에 이어진 쉬프팅 경로(10b) 내에 셀렉팅 이동된다. 이어서, 셀렉팅 이동된 컨트롤핑거(2)는 셀렉팅 경로(10a)를 향해 이동되어 기어의 체결의 해제될 수 있게 된다.
아울러, 상기 쉬프팅단계(S10) 이전에 컨트롤핑거(2)의 셀렉팅 동작을 시도하여 셀렉팅 동작 가능 여부를 판단하는 판단단계; 상기 컨트롤핑거(2)의 셀렉팅 동작 가능시, 상기 컨트롤핑거(2)를 셀렉팅 경로(10a)의 단부를 향해 셀렉팅 동작시키는 셀렉팅단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 기어액추에이터(1)의 작동이 리셋 동작되는 경우, 컨트롤핑거(2)가 셀렉팅 경로(10a) 상에 위치하게 되면, 상기 컨트롤핑거(2)가 셀렉팅 경로(10a)를 따라 셀렉팅 동작되어야 함으로써, 상기 컨트롤핑거(2)의 셀렉팅 동작이 가능한 것으로 판단되는 경우 컨트롤핑거(2)를 셀렉팅 경로(10a)의 단부를 향해 셀렉팅 동작시킨다.
반면, 상기 컨트롤핑거(2)의 셀렉팅 동작이 불가한 것으로 판단되는 경우, 상기 컨트롤핑거(2)가 쉬프팅 경로(10b) 상에 위치한 것으로 판단하여 컨트롤핑거(2)를 쉬프팅 경로(10b)를 따라 쉬프팅 동작시킬 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 컨트롤핑거(2)의 기준위치를 확인하기 위해 별도로 시간을 할애할 필요없이, 기어를 체결하거나 체결된 기어를 해제하는 변속 과정에서 계속적 또는 주기적으로 기준위치를 확인하는 것이 가능함으로써, 컨트롤핑거(2)의 기준위치 확보에 필요한 시간을 줄이는 것은 물론, 기어액추에이터(1)를 통한 보다 정밀한 변속 제어를 실시할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 기어액추에이터 2 : 컨트롤핑거
10 : 변속게이트 10a : 셀렉팅 경로
10b : 쉬프팅 경로 12 : 확장부
S10 : 쉬프팅단계 S20 : 제1이동단계
S30 : 제2이동단계 S40 : 제1확인단계

Claims (10)

  1. 컨트롤핑거가 셀렉팅 및 쉬프팅 동작되도록 경로를 갖으며, 상기 쉬프팅 동작되는 경로의 측부에는 상기 컨트롤핑거가 셀렉팅되어 진출입 가능하도록 확장부가 확장 형성된 변속게이트;를 포함하는 차량용 기어액추에이터 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확장부의 양 내부단 사이의 길이는 상기 확장부에 셀렉팅되어 진입되는 컨트롤핑거의 양단 사이의 길이보다 더 길게 형성되어 컨트롤핑거가 쉬프팅 동작되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 확장부의 양 내부단은 단차지게 형성되어 상기 확장부 내에서 쉬프팅 동작되는 컨트롤핑거의 이동을 제한하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 확장부는 쉬프팅 경로의 측부 중단에 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 확장부는 쉬프팅 경로마다 각각 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤핑거의 셀렉팅 동작은 솔레노이드에 의해 이루어지며,
    상기 컨트롤핑거의 쉬프팅 동작은 모터에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어장치.
  7. 청구항 1항의 기어액추에이터 제어장치에 의해 기어액추에이터를 제어하는 방법으로서,
    쉬프팅 경로의 외측단을 향해 컨트롤핑거를 쉬프팅 이동시키는 쉬프팅단계;
    상기 컨트롤핑거를 상기 쉬프팅 경로의 내측단을 향해 쉬프팅 동작시켜 상기 컨트롤핑거를 확장부의 길이 범위 내에 위치시키는 제1이동단계;
    상기 컨트롤핑거를 상기 확장부를 향해 셀렉팅 이동시키는 제2이동단계;
    상기 컨트롤핑거를 상기 확장부 내에서 쉬프팅 이동시켜 확장부의 일측 내부단을 확인하는 제1확인단계;를 포함하는 차량용 기어액추에이터 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1확인단계는,
    상기 컨트롤핑거를 상기 확장부 내에서 쉬프팅 이동시켜 확장부의 타측 내부단을 확인하는 제2확인단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1확인단계는,
    상기 확장부 내에 위치한 컨트롤핑거를 상기 확장부와 이어진 쉬프팅 경로 상에 셀렉팅 이동시키는 제3이동단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 쉬프팅단계 이전에 컨트롤핑거의 셀렉팅 동작을 시도하여 셀렉팅 동작 가능 여부를 판단하는 판단단계;
    상기 컨트롤핑거의 셀렉팅 동작 가능시, 상기 컨트롤핑거를 셀렉팅 경로의 단부를 향해 셀렉팅 동작시키는 셀렉팅단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 기어액추에이터 제어방법.
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