KR20160045180A

KR20160045180A - 변속기 제어방법

Info

Publication number: KR20160045180A
Application number: KR1020140139786A
Authority: KR
Inventors: 박종윤
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-04-27
Also published as: DE102015208937A1; KR101655547B1; US20160109020A1; CN106195148A

Abstract

본 발명은 종래 동기치합식 변속메커니즘으로 이루어진 변속기를 제어하여 변속을 수행함에 있어서, 동기장치의 슬리브가 제1클러치기어에 결합된 상태로부터 해제하여 제2클러치기어에 결합되도록 시도하는 제1단계와, 상기 제1단계 개시 후, 상기 제2클러치기어의 속도를 상기 슬리브의 속도에 동기시키는 제2단계와, 상기 제2단계에 의해 동기가 완료됨에 의해 상기 슬리브가 제2클러치기어에 결합되는 제3단계를 포함하여 구성됨으로써, 토크 인터럽션의 길이를 대폭적으로 저감하여 변속감을 크게 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

변속기 제어방법{CONTROL METHOD FOR TRANSMISSION}

본 발명은 변속기 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 사용되는 동기치합식(SYCHRO MESH TYPE) 변속기를 제어하는 기술에 관한 것이다.

종래 전기차량은 대체로 간단한 감속기만을 구비하여, 모터에서 발생된 동력을 단순히 감속하여 구동륜으로 제공하는 구성을 취하고 있었으나, 최근 전기차량의 보다 광범위한 사용 요구에 부응하기 위하여, 보다 향상된 동력 성능의 제공이 요청되고 있다.

전기차량의 동력성능 향상을 위해 단순한 감속기 대신 적어도 2개 이상의 변속비를 제공할 수 있는 변속기의 탑재가 시도되고 있는데, 간단한 구성과 높은 동력전달 효율을 위해서 주로 종래 수동변속기 차량에서 사용하고 있는 동기치합식 변속메커니즘이 고려되고 있다.

그러나, 상기 동기치합식 변속메커니즘은, 변속시 필연적으로 이전 변속단을 해제하고 다음 변속단으로 변속하는 동안 구동륜으로 전달되는 동력이 차단되는 토크 인터럽션(torque interruption) 과정이 수반되어, 변속충격이 발생하는 문제가 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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

2013-0013283

A

본 발명은 종래 동기치합식 변속메커니즘으로 이루어진 변속기를 제어하여 변속을 수행함에 있어서, 토크 인터럽션의 길이를 대폭적으로 저감하여 변속감을 크게 향상시킬 수 있도록 한 변속기 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 변속기 제어방법은

공통의 동기장치를 중심으로 양쪽에 서로 다른 두 변속단을 형성하도록 구비된 제1변속단기어 및 제2변속단기어를 포함하는 변속기를 제어하는 방법에 있어서,

상기 동기장치의 슬리브를 상기 제1변속단기어에 직결된 제1클러치기어에 치합된 상태로부터, 상기 제2변속단기어에 직결된 제2클러치기어에 치합되도록, 이동시키는 슬리브이동단계와;

상기 슬리브이동단계 수행에 의해, 싱크로나이저링이 상기 제2클러치기어에 직결된 마찰콘에 마찰되는 동안, 입력축에 연결된 모터로 상기 제2클러치기어의 속도를 상기 슬리브의 속도에 동기시키는 동기단계와;

상기 동기단계에 의해 상기 제2클러치기어의 속도와 슬리브의 속도가 동기됨에 의해, 상기 슬리브가 상기 제2클러치기어에 치합되는 변속완료단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 변속기 제어방법은,

동기장치의 슬리브가 제1클러치기어에 결합된 상태로부터 해제하여 제2클러치기어에 결합되도록 시도하는 제1단계와;

상기 제1단계 개시 후, 상기 제2클러치기어의 속도를 상기 슬리브의 속도에 동기시키는 제2단계와;

상기 제2단계에 의해 동기가 완료됨에 의해 상기 슬리브가 제2클러치기어에 결합되는 제3단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 동기치합식 변속메커니즘으로 이루어진 변속기를 제어하여 변속을 수행함에 있어서, 토크 인터럽션의 길이를 대폭적으로 저감하여 변속감을 크게 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 변속기 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 변속기의 구성을 도시한 도면,
도 3은 도 2의 변속기가 1속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 4와 도 5는 본 발명에 따라 도 3의 상태로부터 2속으로 변속이 이루어지는 과정을 순차적으로 도시한 도면,
도 6은 도 3의 상태로부터 도 5의 상태로 변속되는 동안, 본 발명에서는 수행하지 않고 생략되는 상태를 설명한 도면이다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 변속기의 구조를 도시한 것으로서, 입력축(IN)에는 동력을 제공하는 모터(M)가 연결되고, 출력축(OUT)에는 동기장치(S)가 구비되며, 상기 입력축(IN)에는 제1구동기어(D1)와 제2구동기어(D2)가 구비되고, 상기 출력축(OUT)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합된 제1변속단기어(P1)와 제2구동기어(D2)에 치합된 제2변속단기어(P2)가 구비되어 있다.

상기 제1변속단기어(P1)에는 제1클러치기어(C1)가 직결되어 있고, 상기 제2변속단기어(P2)에는 제2클러치기어(C2)가 직결되어 있으며, 상기 동기장치(S)는 상기 제1변속단기어(P1)와 제2변속단기어(P2) 사이에 설치되어 공유되고 있으며, 출력축(OUT)에 고정되는 허브(H)와 상기 허브(H)에 스플라인 결합되어 축방향으로 직선운동하여 상기 제1클러치기어(C1)에 치합되거나 상기 제2클러치기어(C2)에 치합되는 상태를 전환할 수 있도록 된 슬리브(SB)가 구비되어 있다.

또한, 구체적인 도시는 생략되어 있으나, 상기 제1클러치기어(C1)와 제2클러치기어(C2)에는 각각 상기 동기장치(S)를 향해 돌출된 원추형의 마찰콘이 구비되어, 상기 슬리브(SB)가 키이(KEY) 등으로 싱크로나이저링을 상기 마찰콘을 향해 밀면, 상기 싱크로나이저링과 마찰되면서 동기작용을 수행하도록 되어 있다.

참고로, 이상의 동기장치(S)에 관련된 구성 및 작용은 일반적인 수동변속기 등에 사용되는 싱크로메시 타입 변속메커니즘의 일반적인 공지 기술이다.

도 2에서, 상기 모터(M)가 연결된 입력축(IN)에는 상기 제1변속단기어(P1)에 치합된 제1구동기어(D1)와, 상기 제2변속단기어(P2)에 치합된 제2구동기어(D2)가 일체로 구비되고, 상기 제1변속단기어(P1)와 제2변속단기어(P2) 및 동기장치(S)는 출력축(OUT)에 구비되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명 변속기 제어방법의 실시예는, 공통의 동기장치(S)를 중심으로 양쪽에 서로 다른 두 변속단을 형성하도록 구비된 제1변속단기어(P1) 및 제2변속단기어(P2)를 포함하는 변속기를 제어하는 방법에 있어서, 상기 동기장치(S)의 슬리브(SB)를 상기 제1변속단기어(P1)에 직결된 제1클러치기어(C1)에 치합된 상태로부터, 상기 제2변속단기어(P2)에 직결된 제2클러치기어(C2)에 치합되도록, 이동시키는 슬리브이동단계(S10)와; 상기 슬리브이동단계(S10) 수행에 의해, 싱크로나이저링이 상기 제2클러치기어(C2)에 직결된 마찰콘에 마찰되는 동안, 입력축(IN)에 연결된 모터(M)로 상기 제2클러치기어(C2)의 속도를 상기 슬리브(SB)의 속도에 동기시키는 동기단계(S20)와; 상기 동기단계(S20)에 의해 상기 제2클러치기어(C2)의 속도와 슬리브(SB)의 속도가 동기됨에 의해, 상기 슬리브(SB)가 상기 제2클러치기어(C2)에 치합되는 변속완료단계(S30)를 포함하여 구성된다.

상기 슬리브이동단계(S10)는 상기 동기장치(S)의 슬리브(SB)를 상기 제1클러치기어(C1)에 치합된 상태로부터 이동시켜서, 상기 싱크로나이저링이 상기 제2클러치기어(C2)에 직결된 마찰콘에 마찰되도록 미는 상태가 되기까지, 멈춤 없이 바로 이동시키는 것이 주요한 특징이다.

즉, 종래에는 변속시에 슬리브(SB)를 이전 변속단의 클러치기어로부터 해제하여 도 6과 같은 중립상태로 정지한 후, 모터(M)로 새로운 변속단의 클러치기어와 슬리브(SB) 속도를 동기시키고 나서, 다시 슬리브(SB)를 이동시켜서 새로운 변속단의 클러치기어에 치합시킴으로써, 변속이 완료되도록 했으나, 본 발명에서는 슬리브(SB)를 중립상태에서 멈추지 않고, 바로 새로운 클러치기어로 치합을 시도하면서, 모터(M)로 동기단계(S20)를 수행하여, 동기가 완료되면 바로 슬리브(SB)와 클러치기어의 치합이 이루어지도록 하여 변속이 완료되도록 하는 것이다.

따라서, 상기 슬리브이동단계(S10)는 상기 동기단계(S20)의 완료에 의해 상기 변속완료단계(S30)가 수행됨으로써 완료되는 것이며, 상기 슬리브이동단계(S10) 수행 동안에는 상기 슬리브(SB)를 이동시키는 액츄에이터가 계속해서 슬리브(SB)를 새로 치합될 클러치기어를 향해 가압하는 상태가 된다.

다시 언급하지만, 이와 같이 슬리브(SB)를 이전 변속단의 클러치기어에 치합된 상태로부터 중립상태에서의 멈춤 없이 바로 목표 변속단의 클러치기어에 치합되도록 가압하는 제어는 종래의 제어방법과 상당한 차이가 있는 것으로서, 변속시 토크인터럽션을 최소화하여 거의 발생시키지 않도록 하는 효과를 가져오게 한다.

즉, 종래에 슬리브(SB)가 도 3과 같이 제1클러치기어(C1)에 치합되어 있다가 도 6과 같은 중립상태로 해제된 후, 모터(M)로 입력축(IN) 속도를 제어하여 제2클러치기어(C2) 속도를 슬리브(SB)속도에 동기시킨 후, 다시 슬리브(SB)를 이동시켜서 제2클러치기어(C2)에 결합하도록 하는 데에는, 적어도, 해제에 0.1초, 동기에 0.2초 그리고 치합에 0.1초 정도 소요되어 총 0.4초 정도의 토크인터럽션이 필연적으로 발생하게 되지만, 본 발명에서는 슬리브(SB)를 제1클러치기어(C1)로부터 이탈시킴과 동시에 제2클러치기어(C2)를 향해 가압하여, 싱크로나이저링과 제2클러치기어(C2)에 직결된 마찰콘 사이에서 마찰력이 발생하여 토크를 전달하도록 하므로, 토크인터럽션은 거의 0.1초 내외 수준으로 감소되게 되는 것이다.

본 발명에서는 상기와 같이 슬리브(SB)가 제1클러치기어(C1)로부터 이탈되자마자 즉시 싱크로나이저링과 마찰콘 사이에 마찰력이 발생하여 토크를 전달하도록 하면서, 동시에 모터(M)로 상기 입력축(IN) 속도를 제어하여 제2클러치기어(C2)의 속도를 슬리브(SB) 속도에 동기시키는 동기작용을 수행하고, 이러한 동기작용이 완료되면, 이미 상기 슬리브이동단계(S10)에 의해 슬리브(SB)에 가해지고 있는 압력에 의해 슬리브(SB)가 저절로 제2클러치기어(C2)에 치합되면, 슬리브(SB) 이동이 종료되면서 비로서 슬리브이동단계(S10)가 완료되는 것이고, 이는 곧 슬리브(SB) 치합이 종료됨을 의미하며, 변속이 완료된 것이다.

이상과 같은 본 발명은 다음과 같이 표현할 수도 있을 것이다. 즉 본 발명은, 동기장치(S)의 슬리브(SB)가 제1클러치기어(C1)에 결합된 상태로부터 해제하여 제2클러치기어(C2)에 결합되도록 시도하는 제1단계와; 상기 제1단계 개시 후, 상기 제2클러치기어(C2)의 속도를 상기 슬리브(SB)의 속도에 동기시키는 제2단계와; 상기 제2단계에 의해 동기가 완료됨에 의해 상기 슬리브(SB)가 제2클러치기어(C2)에 결합되는 제3단계를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 제1단계는 상기 슬리브이동단계(S10)에 상당하고, 상기 제2단계는 상기 동기단계(S20)에 해당하며, 상기 제3단계는 상기 변속완료단계(S30)에 상당한 것으로 볼 수 있다.

물론, 상기 제1단계에서 상기 슬리브(SB)는 상기 제1클러치기어(C1)에서 해제된 후, 멈춤 없이 바로 제2클러치기어(C2)를 향해 이동되도록 한다.

또한, 상기 제1단계 수행 도중, 상기 제2단계가 수행되고, 상기 제2단계가 완료됨에 의해 상기 제3단계가 저절로 수행되며, 상기 제3단계의 완료에 의해 상기 제1단계가 완료되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

IN; 입력축
M; 모터
OUT; 출력축
S; 동기장치
D1; 제1구동기어
D2; 제2구동기어
P1; 제1변속단기어
P2; 제2변속단기어
C1; 제1클러치기어
C2; 제2클러치기어
H; 허브
SB; 슬리브
S10; 슬리브이동단계
S20; 동기단계
S30; 변속완료단계

Claims

공통의 동기장치(S)를 중심으로 양쪽에 서로 다른 두 변속단을 형성하도록 구비된 제1변속단기어(P1) 및 제2변속단기어(P2)를 포함하는 변속기를 제어하는 방법에 있어서,
상기 동기장치(S)의 슬리브(SB)를 상기 제1변속단기어(P1)에 직결된 제1클러치기어(C1)에 치합된 상태로부터, 상기 제2변속단기어(P2)에 직결된 제2클러치기어(C2)에 치합되도록, 이동시키는 슬리브이동단계(S10)와;
상기 슬리브이동단계(S10) 수행에 의해, 싱크로나이저링이 상기 제2클러치기어(C2)에 직결된 마찰콘에 마찰되는 동안, 입력축(IN)에 연결된 모터(M)로 상기 제2클러치기어(C2)의 속도를 상기 슬리브(SB)의 속도에 동기시키는 동기단계(S20)와;
상기 동기단계(S20)에 의해 상기 제2클러치기어(C2)의 속도와 슬리브(SB)의 속도가 동기됨에 의해, 상기 슬리브(SB)가 상기 제2클러치기어(C2)에 치합되는 변속완료단계(S30);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변속기 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 슬리브이동단계(S10)는 상기 동기장치(S)의 슬리브(SB)를 상기 제1클러치기어(C1)에 치합된 상태로부터 이동시켜서, 상기 싱크로나이저링이 상기 제2클러치기어(C2)에 직결된 마찰콘에 마찰되도록 미는 상태가 되기까지, 멈춤 없이 바로 이동시키는 것
을 특징으로 하는 변속기 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 슬리브이동단계(S10)는 상기 동기단계(S20)의 완료에 의해 상기 변속완료단계(S30)가 수행됨으로써 완료되는 것
을 특징으로 하는 변속기 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모터(M)가 연결된 입력축(IN)에는 상기 제1변속단기어(P1)에 치합된 제1구동기어(D1)와, 상기 제2변속단기어(P2)에 치합된 제2구동기어(D2)가 일체로 구비되고;
상기 제1변속단기어(P1)와 제2변속단기어(P2) 및 동기장치(S)는 출력축(OUT)에 구비된 것
을 특징으로 하는 변속기 제어방법.
동기장치(S)의 슬리브(SB)가 제1클러치기어(C1)에 결합된 상태로부터 해제하여 제2클러치기어(C2)에 결합되도록 시도하는 제1단계와;
상기 제1단계 개시 후, 상기 제2클러치기어(C2)의 속도를 상기 슬리브(SB)의 속도에 동기시키는 제2단계와;
상기 제2단계에 의해 동기가 완료됨에 의해 상기 슬리브(SB)가 제2클러치기어(C2)에 결합되는 제3단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변속기 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제1단계에서 상기 슬리브(SB)는 상기 제1클러치기어(C1)에서 해제된 후, 멈춤 없이 바로 제2클러치기어(C2)를 향해 이동되는 것
을 특징으로 하는 변속기 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1단계 수행 도중, 상기 제2단계가 수행되고;
상기 제2단계가 완료됨에 의해 상기 제3단계가 저절로 수행되며;
상기 제3단계의 완료에 의해 상기 제1단계가 완료되는 것
을 특징으로 하는 변속기 제어방법.