KR20200066433A - Synchromesh mechanism and control method thereof for electric vehicles - Google Patents

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박준영
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Abstract

The present invention relates to a synchromesh mechanism and a control method thereof and, more specifically, to a synchromesh mechanism configured to reduce vibration and noise during shifting by controlling a moving speed of an actuator which moves s shift fork and at the same time, to satisfy driver′s driving feeling, and a control method thereof. To this end, according to one aspect of the present invention, the synchromesh mechanism comprises: a hub spline-coupled to a main shaft; a sleeve installed on an outer circumferential surface of the hub and sequentially pressing, while moving in an axial direction, a synchronizer ring and a clutch gear to synchronize the synchronizer ring and the clutch gear with each other by friction such that the synchronizer ring and the clutch gear are coupled to each other while offsetting speeds each other; a shift fork moving the sleeve in the axial direction; an actuator moving the shift fork in parallel with the main axis; a position detecting means for identifying a position of the shift fork; and a control unit operating the position of the sleeve according to a signal transmitted from the position detecting means to control the operation of the actuator.

Description

전기차용 싱크로메시기구 및 그 제어방법{SYNCHROMESH MECHANISM AND CONTROL METHOD THEREOF FOR ELECTRIC VEHICLES}SYNCHROMESH MECHANISM AND CONTROL METHOD THEREOF FOR ELECTRIC VEHICLES

본 발명은 싱크로메시기구 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히, 전기차에 적용되어 변속 시의 음과 진동의 발생을 줄이고 동시에 운전자의 주행감을 만족시킬 수 있도록 한 싱크로메시기구 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronized mesh mechanism and a control method thereof, and particularly, to a synchronized mesh mechanism and a control method applied to an electric vehicle to reduce the occurrence of sound and vibration during shifting and at the same time satisfy the driving feeling of the driver. .

엔진을 구동원으로 하는 자동차의 경우 주행중 도로상황 및 주행상태에 따라 엔진과 구동륜 사이에서의 토크를 변화시키는 변속기가 포함되는데, 변속 시 감속비가 다른 기어를 맞물리기 전에 원추형의 원판을 서로 마찰하게 하여 회전 속도를 일치시킨 뒤 거기에 힘을 전하는 싱크로메시기구가 이용되고 있다.In the case of a vehicle that uses an engine as a driving source, a transmission that changes torque between the engine and the driving wheels according to road conditions and driving conditions during driving is included, and when the gearbox is shifted, the conical disks are rubbed against each other before engaging with other gears. A synchromesh mechanism is used that transmits power after matching the speed.

그러한 싱크로메시기구의 종래 구조의 일예가 일본 특허등록 제6094107호(이하, '선행기술문헌 1'이라 함)에 개시되어 있다.An example of the conventional structure of such a synchromesh mechanism is disclosed in Japanese Patent Registration No. 6094107 (hereinafter referred to as'Prior Art Document 1').

도 5는 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 싱크로메시기구를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a conventional synchromesh mechanism disclosed in Prior Art Document 1.

도 5에 도시된 바와 같이 종래의 싱크로메시기구는 허브(2), 슬리브(3), 클러치기어(4), 클러치기어(4)와 일체로 형성된 출력기어(G2) 및 싱크로나이저 링군(5)으로 구비된다. 여기서 싱크로나이저 링군(5)은 아우터 링(외측싱크로나이저 링; 6), 중간 링(중간 싱크로나이저 링; 7) 및 내부 링(내측 싱크로나이저 링; 8)으로 이루어진다.As shown in FIG. 5, the conventional synchronizer mechanism includes a hub 2, a sleeve 3, a clutch gear 4, an output gear G2 integrally formed with the clutch gear 4, and a synchronizer ring group 5 It is equipped with. Here, the synchronizer ring group 5 is composed of an outer ring (outer synchronizer ring; 6), an intermediate ring (middle synchronizer ring; 7) and an inner ring (inner synchronizer ring; 8).

상기 허브(2)는 도시가 생략된 주축을 삽통하는 삽통구멍(9)를 가지는 링형태로 구비되며, 그 삽통구멍(9)의 내주면에는 주축과 계합하는 내부기어 스플라인(10)이 형성되고 외주면에는 슬리브(3)와 계합되는 외부기어 스플라인(11)이 형성된다.The hub (2) is provided in a ring shape having an insertion hole (9) for inserting a main shaft (not shown), an inner gear spline (10) engaged with the main shaft is formed on the inner circumferential surface of the insertion hole (9) and the outer circumferential surface In the outer gear spline 11 is engaged with the sleeve 3 is formed.

상기 슬리브(3)는 허브(2)의 외부기어 스플라인(11)에 계합하는 내부기어 스플라인(12)를 가지는 링형태로 구비되며 그 내부기어 스플라인(12)에는 후술하는 볼록부(15)와 계합되는 오목부(13)가 구비된다.The sleeve 3 is provided in the form of a ring having an inner gear spline 12 that engages with the outer gear spline 11 of the hub 2, and the inner gear spline 12 engages with a convex portion 15, which will be described later. The concave portion 13 is provided.

상기 싱크로나이저 링군(5)는 아우터 링(6), 중간 링(7) 및 내부 링(8)으로 이루어지며 아우터 링(8)이 출력기어(G2)와 일체로 형성된 클러치기어(4)의 면과 마찰 접촉하게 된다.The synchronizer ring group 5 is composed of an outer ring 6, an intermediate ring 7 and an inner ring 8, and the outer ring 8 is a surface of the clutch gear 4 formed integrally with the output gear G2. And friction.

한편, 전기차의 경우에도 모터의 회전속도 및 토크를 변경하여 차륜으로 전달하기 위해 감속기가 이용될 수 있는데, 변속 과정에서 발생하는 변속 충격은 반복적으로 발생함에 따라 관련 기어 등 기계 부품은 물론 모터에도 손상을 줄 수 있어 가급적 저감시킬 필요가 있다.On the other hand, even in the case of an electric vehicle, a speed reducer may be used to change the rotational speed and torque of the motor and transmit it to the wheel. As the shifting shock generated during the shifting process repeatedly occurs, damage to the motor as well as mechanical parts such as related gear And can be reduced as much as possible.

종래의 내연기관 자동차 등의 변속기 구조 및 제어방식을 전기차에 그대로 이용하는 것은 바람직하지 않으며, 전기차에 적합한 변속기 및 그 제어방법이 필요하다.It is not preferable to use the transmission structure and control method of a conventional internal combustion engine vehicle as it is in an electric vehicle, and a transmission suitable for the electric vehicle and a control method thereof are required.

1. 일본 특허등록 제6094107호 (2017. 02. 24 등록)1. Japanese Patent Registration No. 6094107 (Registration on Feb. 24, 2017)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시프트 포크를 움직이는 액츄에이터의 이동속도를 조절하여 변속시 소음과 진동의 발생을 줄여 모터 및 기계부품에 대한 손상을 방지하고 동시에 운전자의 주행감을 만족시킬 수 있도록 한 싱크로메시기구 및 그 제어방법을 제공하는 데 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, by controlling the movement speed of the actuator that moves the shift fork to reduce the occurrence of noise and vibration during shifting, thereby preventing damage to the motor and mechanical parts and at the same time driving feeling of the driver. An object of the present invention is to provide a synchronized mesh mechanism and a control method to satisfy the above requirements.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일측면에 의하면 본 발명은 주축에 스플라인 결합되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 설치되어 축방향으로 이동하면서 싱크로나이저링과 클러치기어를 순차적으로 가압하여 마찰에 의해 동기화시켜 서로 속도를 상쇄하면서 결합되도록 하는 슬리브와, 상기 슬리브를 축방향으로 이동시키는 시프트 포크와, 상기 시프트 포크를 상기 주축과 평행하게 이동시키는 액츄에이터와, 상기 시프트 포크의 위치를 파악하기 위한 위치감지수단과, 상기 위치감지수단으로부터 전달된 신호에 따라 상기 슬리브의 위치를 연산하여 상기 액츄에이터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 싱크로메시기구를 제공한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and according to one aspect of the present invention, the present invention is a spline coupled to a main shaft, and is installed on an outer circumferential surface of the hub and moves in an axial direction, thereby synchronizing and clutching. A sleeve for sequentially pressing the gears to be synchronized by friction to offset each other, and a shift fork for moving the sleeve in the axial direction, an actuator for moving the shift fork in parallel with the main shaft, and the shift It provides a synchromesh mechanism including a position sensing means for grasping the position of the fork, and a control unit for controlling the operation of the actuator by calculating the position of the sleeve according to a signal transmitted from the position sensing means.

여기서 상기 액츄에이터는 상기 시프트 포크가 고정되고 내부에 암나사가 형성된 포크샤프트와, 상기 포크샤프트의 암나사에 치하되는 스크류축과, 상기 스크류축을 회전시키는 시프트모터로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the actuator is preferably composed of a fork shaft in which the shift fork is fixed and a female screw is formed therein, a screw shaft mounted on the female screw of the fork shaft, and a shift motor rotating the screw shaft.

아울러 상기 위치감지수단은 상기 포크샤프트에 설치되는 마그네트와 상기 포크샤프트를 수용하는 하우징의 상부에 설치되어 상기 포크샤프트의 이동에 따른 자기장의 변화를 감지하는 마그네틱 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the position detecting means is preferably made of a magnetic sensor that is installed on the upper portion of the housing for receiving the fork shaft and the magnet installed on the fork shaft to detect the change in the magnetic field according to the movement of the fork shaft.

또한 상기 포크샤프트의 암나사는 상기 시프트모터 측의 일부에만 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the female thread of the fork shaft is formed only on a part of the shift motor side.

또한 상기 포크샤프트는 상기 시프트모터의 반대측에 먼지나 윤활유가 유입되는 것을 차단하기 위한 필터가 삽입되는 것이 바람직하다.In addition, the fork shaft is preferably a filter for blocking the inflow of dust or lubricant to the opposite side of the shift motor.

본 발명의 다른 측면에 의하면 본 발명은 액츄에이터를 사용하여 시프트 포크를 주축방향으로 이동시켜 슬리브가 싱크로나이저링과 클러치기어와 마찰에 의해 동기화시켜 서로 속도를 상쇄하면서 결합되도록 변속을 수행하는 하는 싱크로메시기구 시프트 장치의 제어방법으로, 상기 액츄에이터를 이동시켜 슬리브가 축방향으로 이동되도록 하는 슬리브 이동단계, 상기 액츄에이터의 이동에 의한 슬리브의 위치를 감지하는 슬리브 위치 감지단계, 상기 슬리브의 위치가 미리 설정된 위치에 도달하면 액츄에이터를 정지시키는 슬리브 정지단계, 상기 구동원으로부터 입력된 회전속도와 출력축에서 입력된 회전속도를 비교 연산하여 싱크로나이저링의 슬립양을 판단하는 슬립량 판단 단계, 상기 싱크로나이저링의 슬립량이 미리 설정된 미리 설정된 정도에 도달할 경우 상기 액츄에이터를 이동시켜 싱크로나이저링과 클러치기어가 결합되도록 하는 결합단계를 포함하는 싱크로메시기구 시프트 장치의 제어방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention uses an actuator to move the shift fork in the main axis direction, thereby synchronizing the sleeve so that the sleeves are synchronized with each other by synchronizing with the synchronizer ring and the clutch gear to perform shifting so as to be combined while offsetting the speed. As a control method of the mechanism shifting device, a sleeve movement step of moving the actuator to move the sleeve in the axial direction, a sleeve position detecting step of detecting the position of the sleeve by the movement of the actuator, and a position where the sleeve is preset The sleeve stop step of stopping the actuator when reaching the slip amount determination step of determining the amount of slip of the synchronizer ring by comparing and calculating the rotation speed input from the drive source and the rotation speed input from the drive source, and the slip amount of the synchronizer ring Provided is a control method of a synchromesh mechanism shifting device comprising a coupling step of moving the actuator to reach a predetermined degree when a predetermined degree is reached, so that the synchronizer ring and the clutch gear are engaged.

여기서 상기 슬리브 정지단계에서 미리 설정된 위치는 보크점(마찰이 시작되는 점)인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the preset position in the sleeve stopping step is a bake point (a point at which friction starts).

본 발명에 따른 싱크로메시기구 및 그 제어방법은 위치감지수단을 이용하여 액츄에이터의 위치를 감지하므로 슬리브의 위치를 알 수 있어서 구간에 따라 슬리브의 이동속도를 조절함으로 변속의 진행시 충격과 소음의 발생을 방지하고 동시에 빠른 변속을 실시하므로 운전자에게 좋은 주행감을 줄 수 있다.The synchro mesh mechanism and its control method according to the present invention detects the position of the actuator using the position sensing means, so that the position of the sleeve can be known, so that the movement speed of the sleeve is adjusted according to the section to generate shock and noise during shifting. It prevents and performs fast shifting at the same time.

아울러 본 발명에 따른 싱크로메시기구 및 그 제어방법은 액츄에이터로 시프트모터를 채택함에 따라 포크샤프트에 의해 이동하는 슬리브를 정밀하게 제어함에 따라 소음과 진동을 더욱 줄일 수 있다.In addition, the synchromesh mechanism and the control method according to the present invention can further reduce noise and vibration by precisely controlling the sleeve moving by the fork shaft as the shift motor is used as the actuator.

또한 본본 발명에 따른 싱크로메시기구 및 그 제어방법은 위치감지수단으로 마그네틱센서를 채택하므로 신뢰성 및 정밀도가 향상된다.In addition, the synchromesh mechanism and its control method according to the present invention adopt a magnetic sensor as a position sensing means, thereby improving reliability and precision.

더불어 본 발명에 따른 싱크로메시기구 및 그 제어방법은 상기 포크샤프트의 암나사는 상기 시프트모터 측의 일부에만 형성되므로 포크샤프트의 이동에 따른 마찰에 의한 손실이 줄어들므로 작은 용량의 시프트모터로도 구동이 가능하다.In addition, the synchro mesh mechanism and the control method according to the present invention, since the female thread of the fork shaft is formed only on a part of the shift motor side, the loss due to friction due to the movement of the fork shaft is reduced, so the drive can be driven even with a small displacement motor. It is possible.

또한 본 발명에 따른 싱크로메시기구 및 그 제어방법은 포크샤프트의 개방된 측에 필터를 설치하므로 먼지나 윤활유가 포크샤프트의 중공으로 유입되는 것을 방지하여 고장을 미연에 방지한다.In addition, the synchro mesh mechanism and its control method according to the present invention are provided with a filter on the open side of the fork shaft, thereby preventing dust or lubricant from entering the hollow of the fork shaft, thereby preventing failure.

또한 본 발명에 따른 싱크로메시기구 및 그 제어방법은 액츄에이터가 마찰이 일어나는 시점까지는 빠른 속도로 이동하고 마찰이 시작된 시점부터는 느린 속도로 이동하도록 제어함에 따라 변속의 진행시 충격과 소음의 발생을 더욱 방지하고 동시에 빠른 변속을 실시하므로 운전자에게 더욱 좋은 주행감을 줄 수 있다.In addition, the synchromesh mechanism and its control method according to the present invention further prevents the occurrence of shock and noise during the progress of the shift by controlling the actuator to move at a high speed until the point at which friction occurs and to move at a slow rate from the point at which friction starts. And, at the same time, it can perform a faster shift, giving the driver a better driving feel.

아울러 본 발명에 따른 싱크로메시기구 및 그 제어방법은 슬리브의 미리 설정된 위치가 보크점(마찰이 시작되는 점)으로 이루어짐에 따라 변속을 실시하는 속도를 최대화하고 충격이나 소음을 최소활 할 수 있다.In addition, the synchromesh mechanism and its control method according to the present invention can maximize the speed at which shifting is performed and minimize the impact or noise as the preset position of the sleeve is made of the bake point (the point where friction starts).

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선을 절취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 싱크로메시기구를 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing a synchromesh mechanism according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a synchromesh mechanism according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling a synchromesh mechanism according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a conventional synchromesh mechanism disclosed in Prior Art Document 1.

이하, 본 발명에 따른 싱크로메시기구의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the synchromesh mechanism according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구를 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선을 절취한 단면도이다.1 is a perspective view showing a synchronizing mechanism according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a synchronizing mechanism according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 to be.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구는 주축(S)에 스플라인 결합되는 허브(112)와, 상기 허브(112)의 외주면에 설치되어 축방향으로 이동하면서 싱크로나이저링(114)과 클러치기어(116)를 순차적으로 가압하여 마찰에 의해 동기화시켜 서로 속도를 상쇄하면서 결합되도록 하는 슬리브(118)와, 상기 슬리브(118)를 축방향으로 이동시키는 시프트 포크(120)와, 상기 시프트 포크(120)를 상기 주축(S)과 평행하게 이동시키는 액츄에이터(130)와, 상기 시프트 포크(120)의 위치를 파악하기 위한 위치감지수단(140)과, 상기 위치감지수단(140)으로부터 전달된 신호에 따라 상기 슬리브(118)의 위치를 연산하여 상기 액츄에이터(130)의 작동을 제어하는 제어부(150)를 포함한다.1 to 3, the synchromesh mechanism according to an embodiment of the present invention is installed on the hub 112 which is spline coupled to the main shaft S and the outer circumferential surface of the hub 112 to move in the axial direction While the synchronizer ring 114 and the clutch gear 116 are sequentially pressed to synchronize with each other by synchronizing by friction to compensate for each other, the sleeve 118 and the shift fork moving the sleeve 118 in the axial direction (120), an actuator 130 for moving the shift fork 120 parallel to the main shaft S, a position detecting means 140 for determining the position of the shift fork 120, and the position It includes a control unit 150 for controlling the operation of the actuator 130 by calculating the position of the sleeve 118 in accordance with the signal transmitted from the detection means 140.

도면에 보이는 바와 같이, 싱크로나이저링(114)과 클러치기어(116)는 허브(112)의 양측으로 배치되어 제1단 및 제2단의 출력기어들에 단수를 변경하여 동력 전달할 수 있도록 설치되어 있다. 즉, 도3에서 우측으로 이동되면 제1단 출력기(117)어로 변속되고 좌측으로 이동되면 제2단 출력기어로 변속된다.As shown in the figure, the synchronizer ring 114 and the clutch gear 116 are disposed on both sides of the hub 112 and are installed to transmit power by changing the number of stages in the first and second stage output gears. have. That is, in FIG. 3, when it is moved to the right, it is shifted to the first stage outputter 117, and when it is moved to the left, it is shifted to the second stage output gear.

상기 주축은 구동모터(미도시)로부터 회전동력을 전달받고, 허브(112)는 주축(S)과 스플라인 결합되며 주축(S)의 회전에 따라 같은 회전수로 회전하게 된다. 상기 허브(112)는 외주면에 슬리브(118)의 내주면과 스플라인 결합될 수 있도록 스플라인이 형성되어 있다. The main shaft receives rotational power from a driving motor (not shown), and the hub 112 is spline-coupled with the main shaft S and rotates at the same rotational speed according to the rotation of the main shaft S. The hub 112 is formed with a spline to be spline-coupled with the inner circumferential surface of the sleeve 118 on the outer circumferential surface.

상기 슬리브(118)는 상기 허브(112)에 스플라인 결합될 수 있도록 내주면에 스플라인이 형성되어 있으며 외주면에는 원주방향으로 시프트 포크(120)를 안착시키기 위한 홈(119)이 형성되어 있다. 상기 슬리브(118)의 양측에는 각각 싱크로나이저링(114)이 위치하고 있다. 상기 싱크로나이저링(114)은 인너링(114a), 미들링(114b), 아우터링(114c) 3개의 링으로 구성되며 클러치기어(116)와 밀착되어 마찰에 의해서 동기화된 후 결합된다. 여기서 클러치기어(116)는 주축(S)으로부터 나오는 회전력이 변속되어 외부로 출력할 수 있도록 출력기어(117)가 맞물린다.The sleeve 118 is formed with a spline on the inner circumferential surface to be spline-coupled to the hub 112, and a groove 119 for seating the shift fork 120 in the circumferential direction is formed on the outer circumferential surface. Synchronizer rings 114 are located on both sides of the sleeve 118, respectively. The synchronizer ring 114 is composed of three rings: an inner ring 114a, a middle ring 114b, and an outer ring 114c, and is in close contact with the clutch gear 116 to be synchronized by friction and then coupled. Here, the clutch gear 116 is engaged with the output gear 117 so that the rotational force from the main shaft S is shifted and output to the outside.

상기 시프트 포크(120)는 상기 슬리브(118)를 축방향으로 이동시키는 구성요소로서 슬리브(118)의 양측으로 암(미도시)이 연장되며 암의 선단에는 볼(미도시)이 삽입되어 구름접촉함으로 슬리브(118)가 회전하더라도 암이 슬리브(118)의 홈(119)을 마모시키지는 않는다.The shift fork 120 is a component that moves the sleeve 118 in the axial direction, and arms (not shown) extend to both sides of the sleeve 118, and a ball (not shown) is inserted at the tip of the arm to contact the cloud. Even if the sleeve 118 rotates, the arm does not wear the groove 119 of the sleeve 118.

다음으로 액츄에이터(130)는 상기 시프트 포크(120)를 주축(S)과 평행하게 이동시키는 구성요소로서 상기 시프트 포크(120)가 고정되고 내부에 암나사(132)가 형성된 포크샤프트(134)와, 상기 포크샤프트(134)의 암나사(132)에 치하되는 스크류축(136)과, 상기 스크류축(136)을 회전시키는 시프트모터(138)로 이루어진다. Next, the actuator 130 is a component for moving the shift fork 120 in parallel with the main shaft S, the fork shaft 134 having the shift fork 120 fixed and a female screw 132 formed therein, It consists of a screw shaft 136 mounted on the female screw 132 of the fork shaft 134, and a shift motor 138 for rotating the screw shaft 136.

여기서 상기 포크샤프트(134)는 주축(S)과 평행하게 설치되고 회전이 되지 않도록 규제되어서 상기 스크류축(136)이 회전함에 따라 길이방향으로만 이동하게 된다. 아울러 상기 포크샤프트(134)의 내부는 중공이 형성되며 상기 시프트모터(138) 측 일부에는 암나사(132)가 형성되어 있다. Here, the fork shaft 134 is installed in parallel with the main shaft S and is regulated not to rotate, so that the screw shaft 136 moves only in the longitudinal direction as it rotates. In addition, a hollow is formed inside the fork shaft 134, and a female screw 132 is formed on a part of the shift motor 138 side.

이 암나사(132)에 스크류축(136)이 치합되고, 이 스크류축(136)이 회전함에 따라 포크 샤프트(134)가 길이방향으로 이동하게 된다. 여기서 스크류축(136)을 회전시키는 시프트모터(138)는 BLDC 모터로 구비되는 것이 바람직하다. The screw shaft 136 meshes with the female screw 132, and as the screw shaft 136 rotates, the fork shaft 134 moves in the longitudinal direction. Here, the shift motor 138 for rotating the screw shaft 136 is preferably provided with a BLDC motor.

상기 BLDC 모터는 필요에 따라 토크를 올리기 위하여 감속기를 사용할 수 있음은 물론이다. 아울러 상기 포크샤프트(134)의 시프트모터(138) 반대측에는 필터(139)가 삽입된다. 상기 필터(139)는 상기 포크샤프트(134)의 내부로 먼지나 윤활유가 유입되는 것을 차단함으로 중공의 내부를 청정하게 유지한다. Needless to say, the BLDC motor can use a reducer to increase the torque as needed. In addition, a filter 139 is inserted on the opposite side of the shift motor 138 of the fork shaft 134. The filter 139 keeps the inside of the hollow clean by blocking dust or lubricant from entering the inside of the fork shaft 134.

상기 위치감지수단(140)은 상기 시프트 포크(120)의 위치를 파악하기 위하여 구비되며 상기 포크샤프트(134)에 설치되는 마그네트(142)와 상기 포크샤프트(134)를 수용하는 하우징(144)의 상부에 설치되어 상기 포크샤프트(134)의 이동에 따른 자기장의 변화를 감지하는 마그네틱 센서(146)로 이루어진다. The position detecting means 140 is provided to grasp the position of the shift fork 120 and the magnet 142 installed on the fork shaft 134 and the housing 144 accommodating the fork shaft 134. It is installed on the top and consists of a magnetic sensor 146 that detects a change in a magnetic field according to the movement of the fork shaft 134.

여기서 상기 마그네틱(142)은 상기 포크샤프트(134)의 길이방향으로 각각 양극과 음극이 형성되어 포크샤프트(134)가 길이방향으로 움직이면 이 마그네트(142)에서 방사하는 자기력선이 변화하게 된다. 아울러 상기 마그네트(142)의 자기력선의 변화를 감지하여 포크샤프트(134)의 위치를 파악하는 마그네틱 센서(146)는 포크샤프트(134)를 수용하는 하우징(144)의 상부에 설치되어 있다. 상기 하우징(144)의 상부에 설치되는 마그네틱 센서(146)는 별도의 플라스틱으로 제조된 하우징에 고정되어 있으므로 상기 포크샤프트(134)에 설치된 마그네트(142)의 이동을 감지하여 포크샤프트(134)의 정확한 위치를 감지할 수 있다. 여기서 상기 마그네트 센서(146)에서 감지된 시프트 포크(120)의 위치는 제어부(150)에 전달된다.Here, the magnetic 142 is formed with an anode and a cathode, respectively, in the longitudinal direction of the fork shaft 134, and when the fork shaft 134 moves in the longitudinal direction, the magnetic force line radiating from the magnet 142 changes. In addition, a magnetic sensor 146 for detecting the position of the fork shaft 134 by detecting a change in the magnetic force line of the magnet 142 is installed on the upper portion of the housing 144 accommodating the fork shaft 134. Since the magnetic sensor 146 installed on the upper portion of the housing 144 is fixed to a housing made of a separate plastic, the movement of the magnet 142 installed on the fork shaft 134 is sensed to detect the movement of the fork shaft 134. The exact location can be detected. Here, the position of the shift fork 120 sensed by the magnet sensor 146 is transmitted to the control unit 150.

상기 제어부(150)는 상기 위치감지수단(140)으로부터 전달된 신호에 따라 상기 슬리브(118)의 위치를 연산하여 상기 액츄에이터(130)의 작동을 제어한다. 여기서 제어부(150)는 위치감지수단(140)으로부터 전달된 신호에 따라 미리 입력된 포크 샤프트(134)의 위치에 따른 슬리브(118)의 위치를 연산하여 슬리브(118)의 현재 위치를 정확히 파악할 수 있다. The control unit 150 controls the operation of the actuator 130 by calculating the position of the sleeve 118 according to the signal transmitted from the position detecting means 140. Here, the control unit 150 can accurately determine the current position of the sleeve 118 by calculating the position of the sleeve 118 according to the position of the fork shaft 134 previously input according to the signal transmitted from the position detecting means 140. have.

슬리브(118)의 위치에 따라 제어부(150)는 미리 설정된 위치에 포크샤프트(134)가 도달하면 속도를 감소시켜 싱크로나이저링(114)을 가압하거나 일단 멈춘 다음에 느린 속도로 싱크로나이저링(114)을 가압할 수도 있다. Depending on the position of the sleeve 118, the control unit 150 decreases the speed when the fork shaft 134 reaches a predetermined position, presses the synchronizing ring 114, or once stops it, and then synchronizes it at a slow speed. ).

여기서 상기 제어부(150)는 입력축과 출력축의 회전속도를 감지하여 싱크로나이저(114)의 슬립양을 판단하여 미리 설정된 위치에 도달하면 슬리브(118)를 이동시켜 슬리브(118)와 클러치기어(116)가 일체로 회전될 수 있도록 할 수 있음은 물론이다.Here, the control unit 150 determines the slip amount of the synchronizer 114 by sensing the rotational speeds of the input shaft and the output shaft, and when the predetermined position is reached, moves the sleeve 118 to move the sleeve 118 and the clutch gear 116 Needless to say, can be rotated integrally.

본 실시예에서 입력축의 회전속도는 구동모터의 회전속도를 통해 알 수 있으며, 출력축의 회전속도는 차륜의 속도를 통해 연산하여 알 수 있다.In this embodiment, the rotational speed of the input shaft can be known through the rotational speed of the drive motor, and the rotational speed of the output shaft can be calculated through the speed of the wheel.

이하 본 발명에 따른 싱크로메시기구의 제어방법의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of a method of controlling a synchromesh mechanism according to the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling a synchromesh mechanism according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 싱크로메시기구의 제어방법은 구동모터로부터 동력을 전달받는 주축(S)에 스플라인 결합되는 허브(112)와, 상기 허브(112)의 외주면에 설치되어 축방향으로 이동하면서 싱크로나이저링(114)과 클러치기어(116)를 순차적으로 가압하여 마찰에 의해 동기화시켜 서로 속도를 상쇄하면서 결합되도록 하는 슬리브(118)와, 상기 슬리브(118)를 축방향으로 이동시키는 시프트 포크(120)와, 상기 시프트 포크(120)를 상기 주축과 평행하게 이동시키는 액츄에이터(140)와, 상기 시프트 포크(120)의 위치를 파악하기 위한 위치감지수단(140) 및 상기 위치감지수단(140)으로부터 전달된 신호에 따라 상기 슬리브(118)의 위치를 연산하여 상기 액츄에이터(140)의 작동을 제어하는 제어부(150)를 포함하는 싱크로메시기구의 제어방법이다.As illustrated in FIG. 4, a method of controlling a synchromesh mechanism according to an embodiment of the present invention includes a hub 112 spline coupled to a main shaft S receiving power from a drive motor, and an outer peripheral surface of the hub 112 The sleeve 118 and the sleeve 118 that are installed in the axially moving while synchronously pressing the synchronizer ring 114 and the clutch gear 116 to synchronize with each other by canceling the speed by synchronizing by friction. A shift fork 120 for moving in the axial direction, an actuator 140 for moving the shift fork 120 in parallel with the main axis, and position detecting means 140 for determining the position of the shift fork 120 And a control unit 150 that controls the operation of the actuator 140 by calculating the position of the sleeve 118 according to the signal transmitted from the position detecting means 140.

본 실시예의 제어방법은, 먼저, 구동모터로 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함한다. 즉, 변속을 수행하기 위해 구동모터로 공급되는 전압을 차단하여 모터가 제로 토크 상태가 되도록 한다. 이는 종래의 내연기관 자동차의 변속에 있어서 엔진과 변속기 사이의 동력 전달을 차단하는 클러칭 효과를 내게 된다.The control method of this embodiment includes, first, cutting off power supplied to the drive motor. That is, the voltage supplied to the driving motor is cut to perform the shift so that the motor is in a zero torque state. This has a clutching effect that blocks transmission of power between the engine and the transmission in shifting of a conventional internal combustion engine vehicle.

다음으로, 액츄에이터(140)를 이동시켜 슬리브(118)가 축방향으로 이동되도록 하는 슬리브 이동단계(S110), 상기 액츄에이터(140)의 이동에 의한 슬리브(118)의 위치를 감지하는 슬리브 위치 감지단계(S120), 상기 슬리브(118)의 위치가 미리 설정된 위치에 도달하면 액츄에이터(140)가 이동을 정지시키는 슬리브 정지단계(S130), 상기 구동원(미도시)으로부터 입력된 회전속도와 출력축(미도시)에서 입력된 회전속도를 비교 연산하여 싱크로나이저링(114)의 슬립양을 판단하는 슬립량 판단 단계(S140), 상기 싱크로나이저링(114)의 슬립양이 미리 설정된 정도에 도달할 경우 상기 액츄에이터(140)를 이동시켜 싱크로나이저링(114)과 클러치기어(116)가 결합되도록 하는 결합단계(S150)를 포함한다.Next, a sleeve movement step (S110) of moving the actuator 140 so that the sleeve 118 is moved in the axial direction, and a sleeve position sensing step of sensing the position of the sleeve 118 by the movement of the actuator 140 (S120), when the position of the sleeve 118 reaches a predetermined position, the actuator stops the step of stopping the movement of the actuator 140 (S130), the rotational speed and output shaft input from the drive source (not shown) (not shown) ) Slip amount determination step (S140) of comparing and calculating the rotational speed input from the synchronizer ring 114 to determine the amount of slip of the synchronizer ring 114, and when the slip amount of the synchronizer ring 114 reaches a preset level, the actuator It includes a coupling step (S150) to move the 140 to synchronize the synchronizer ring 114 and the clutch gear 116.

상기 슬리브 이동단계(S110)는 상기 액츄에이터(140)를 이동시켜 슬리브(118)가 축방향으로 이동하도록 하는 단계이다. 즉, 상기 시프트모터(138)에 전원을 공급하여 시프트모터(138)가 회전되도록 제어한다. 상기 시프트모터(138)가 회전하면 상기 시프트모터(138)에 의해 회전하는 스크류축(136)이 회전하게 되고, 스크류축(136)이 회전하게 되면 상기 스크류축(136)이 치합되는 포크샤프트(134)가 길이방향으로 이동하게 된다. 상기 포크샤프트(134)에 길이방향으로 이동하게 되면 포크샤프트(134)에 고정된 시프트 포크(120)가 이동하게 되고, 시프트 포크(120)가 이동하면 시프트 포크(120)의 암 선단이 위치하는 슬리브(118)가 축방향으로 이동하게 된다. The sleeve moving step (S110) is a step of moving the actuator 140 so that the sleeve 118 moves in the axial direction. That is, the power is supplied to the shift motor 138 to control the shift motor 138 to rotate. When the shift motor 138 rotates, the screw shaft 136 rotated by the shift motor 138 rotates, and when the screw shaft 136 rotates, the fork shaft where the screw shaft 136 meshes ( 134) is moved in the longitudinal direction. When the fork shaft 134 moves in the longitudinal direction, the shift fork 120 fixed to the fork shaft 134 moves, and when the shift fork 120 moves, the arm tip of the shift fork 120 is located. The sleeve 118 is moved in the axial direction.

다음으로 슬리브 위치 감지단계(S120)는 액츄에이터(130)의 이동에 의한 슬리브(118)의 위치를 감지하는 단계이다. 상기 슬리브(118)가 이동함에 따라 슬리브(118)와 연동되어 이동하는 포크샤프트(134)가 이동하게 되고, 포크샤프트(134)에 설치된 마그네트(142)도 이동하게 된다. 상기 마그네트(142)가 이동하게 되면 자기장이 변하므로 마그네트(142)의 위치를 감지하는 마그네틱 센서(146)는 슬리브(118)의 정확한 위치를 알 수 있다.Next, the sleeve position sensing step (S120) is a step of sensing the position of the sleeve 118 by the movement of the actuator 130. As the sleeve 118 moves, the fork shaft 134 moving in conjunction with the sleeve 118 moves, and the magnet 142 installed on the fork shaft 134 also moves. Since the magnetic field changes when the magnet 142 moves, the magnetic sensor 146 detecting the position of the magnet 142 can know the exact position of the sleeve 118.

다음으로 슬리브 정지단계(S130)는 상기 위치감지수단(140)인 마그네틱 센서(146)로부터 미리 설정된 위치에 슬리브(118)가 도달했다는 신호가 전달되면 슬리브(118)를 정지시킨다. 이때 슬리브(118)를 정지시키기 위해서는 시프트모터(138)를 제어해야 한다. 여기서 상기 미리 설정된 위치는 보크점(마찰이 시작되는 점)인 것이 바람직하다. 보크점은 마찰이 시작되는 점으로 마찰이 시작되는 시점에서 슬리브가 일단 정지하도록 하는 것이 바람직하다.Next, the sleeve stopping step (S130) stops the sleeve 118 when a signal that the sleeve 118 has arrived at a predetermined position is transmitted from the magnetic sensor 146, which is the position detecting means 140. At this time, in order to stop the sleeve 118, the shift motor 138 must be controlled. Here, it is preferable that the preset position is a bake point (a point at which friction starts). The bake point is a point at which friction starts, and it is preferable to make the sleeve stop once at the time when friction starts.

다음으로 슬립양 판단단계(S140)는 입력축 회전수 감지센서(152, 모터의 회전속도 감지센서 포함)로부터 구동모터의 회전속도를 통해 감지한 허브(112)의 회전속도와 회전수 감지센서(154, 차륜의 회전속도로부터 연산하여 출력기어의 회전속도를 감지)에서 회전속도를 비교하여 싱크로나이저링(114)의 슬립양을 판단하는 단계이다. 즉 마찰에 의해 허브(112) 및 클러치기어(116)의 회전속도 차이가 줄어들어 슬립양이 거의 없는 상태로 되면 동기화시키는 단계이므로 허브(112)를 완전히 이동시켜 허브(112)와 클러치기어(116)가 결합되도록 해야 한다. 본 실시예에서 제어적으로는 슬립양을 기준치와 비교하여 허브와 클러치기어 결합을 수행하게 된다.Next, the slip amount determination step (S140) is the rotational speed and rotational speed detection sensor (154) of the hub (112) detected through the rotational speed of the drive motor from the input shaft rotational speed detection sensor (152, including the rotational speed detection sensor of the motor). , Computing from the rotational speed of the wheel to detect the rotational speed of the output gear) to compare the rotational speed to determine the slip amount of the synchronizer ring (114). That is, since the difference in rotational speed between the hub 112 and the clutch gear 116 is reduced due to friction, so that the amount of slip is almost in a state of synchronization, the hub 112 is completely moved to move the hub 112 and the clutch gear 116. Should be combined. In this embodiment, the amount of slip is compared with a reference value to control the hub and the clutch gear.

다음으로 결합단계(S150)는 상기 싱크로나이저링(114)의 슬립량이 미리 설정된 양에 도달하면 상기 액츄에이터(130)를 이동시켜 싱크로나이저링(114)과 클러치기어(116)가 결합되도록 하는 가압하는 단계이다. 상기 결합단계에서 슬리브(118)를 완전히 이동시키키면 내주면에 형성된 스플라인이 클러치기어(116)와 맞물려 일체로 회전하게 된다. 즉, 이 단계에서는 마찰이 아닌 기계적인 결합을 통해 허브(112)와 출력기어(117)의 회전을 연결시킨다.Next, in the coupling step (S150), when the slip amount of the synchronizer ring 114 reaches a preset amount, the actuator 130 is moved to press the synchronizer ring 114 and the clutch gear 116 to be engaged. It is a step. When the sleeve 118 is completely moved in the coupling step, the spline formed on the inner circumferential surface is engaged with the clutch gear 116 to rotate integrally. That is, in this step, the rotation of the hub 112 and the output gear 117 are connected through mechanical coupling rather than friction.

112 : 허브
114 : 싱크로나이저링
116 : 클러치기어
118 : 슬리브
120 : 시프트 포크
130 : 액츄에이터
140 : 위치감지수단
150 : 제어부
S110 : 슬리브 이동단계
S120 : 슬리브 위치 감지단계;
S130 : 슬리브 정지단계
S140 : 슬립량 판단 단계
S150 : 결합단계
S : 주축112: hub
114: synchronizer ring
116: clutch gear
118: sleeve
120: shift fork
130: actuator
140: location detecting means
150: control unit
S110: sleeve moving step
S120: sleeve position detection step;
S130: sleeve stop step
S140: slip amount determination step
S150: coupling step
S: Spindle

Claims (7)

주축에 스플라인 결합되는 허브와;
상기 허브의 외주면에 설치되어 축방향으로 이동하면서 싱크로나이저링과 클러치기어를 순차적으로 가압하여 마찰에 의해 동기화시켜 서로 속도를 상쇄하면서 결합되도록 하는 슬리브와;
상기 슬리브를 축방향으로 이동시키는 시프트 포크와;
상기 시프트 포크를 상기 주축과 평행하게 이동시키는 액츄에이터와;
상기 시프트 포크의 위치를 파악하기 위한 위치감지수단과;
상기 위치감지수단으로부터 전달된 신호에 따라 상기 슬리브의 위치를 연산하여 상기 액츄에이터의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로메시기구.A spline-coupled hub to the main shaft;
A sleeve which is installed on the outer circumferential surface of the hub and moves in the axial direction to sequentially press the synchronizer ring and the clutch gear to synchronize with each other by synchronizing by friction;
A shift fork for moving the sleeve axially;
An actuator for moving the shift fork parallel to the main axis;
Position detecting means for grasping the position of the shift fork;
And a control unit controlling the operation of the actuator by calculating the position of the sleeve according to the signal transmitted from the position sensing means. 청구항 1에 있어서
상기 액츄에이터는 상기 시프트 포크가 고정되고 내부에 암나사가 형성된 포크샤프트와, 상기 포크샤프트의 암나사에 치하되는 스크류축과, 상기 스크류축을 회전시키는 시프트모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 싱크로메시기구.The method according to claim 1
The actuator comprises a fork shaft in which the shift fork is fixed and a female screw is formed therein, a screw shaft mounted on the female screw of the fork shaft, and a shift motor rotating the screw shaft. 청구항 2에 있어서,
상기 위치감지수단은 상기 포크샤프트에 설치되는 마그네트와 상기 포크샤프트를 수용하는 하우징의 상부에 설치되어 상기 포크샤프트의 이동에 따른 자기장의 변화를 감지하는 마그네틱 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 싱크로메시기구.The method according to claim 2,
The position sensing means is provided on the magnet installed on the fork shaft and a magnetic sensor installed on the upper portion of the housing that accommodates the fork shaft, characterized in that a magnetic sensor for detecting a change in the magnetic field according to the movement of the fork shaft. 청구항 3에 있어서,
상기 포크샤프트의 암나사는 상기 시프트모터 측의 일부에만 형성된 것을 특징으로 하는 싱크로메시기구.The method according to claim 3,
The female thread of the fork shaft is a synchro mesh mechanism, characterized in that formed only on a part of the shift motor side. 청구항 4에 있어서,
상기 포크샤프트는 상기 시프트모터의 반대측에 먼지나 윤활유가 유입되는 것을 차단하기 위한 필터가 삽입된 것을 특징으로 하는 싱크로메시기구.The method according to claim 4,
The fork shaft is a synchronization mesh mechanism, characterized in that a filter is inserted to block the inflow of dust or lubricant to the opposite side of the shift motor. 전기차의 구동모터로부터 회전동력을 전달받는 주축에 스플라인 결합되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 설치되어 축방향으로 이동하면서 싱크로나이저링과 클러치기어를 순차적으로 가압하여 마찰에 의해 동기화시켜 서로 속도를 상쇄하면서 결합되도록 하는 슬리브와, 상기 슬리브를 축방향으로 이동시키는 시프트 포크와, 상기 시프트 포크를 상기 주축과 평행하게 이동시키는 액츄에이터와, 상기 시프트 포크의 위치를 파악하기 위한 위치감지수단 및 상기 위치감지수단으로부터 전달된 신호에 따라 상기 슬리브의 위치를 연산하여 상기 액츄에이터의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 싱크로메시기구의 제어방법으로서,
상기 구동모터를 제로 토크 상태로 전환하는 단계;
상기 액츄에이터를 이동시켜 슬리브가 축방향으로 이동되도록 하는 슬리브 이동단계;
상기 액츄에이터의 이동에 의한 슬리브의 위치를 감지하는 슬리브 위치 감지단계;
상기 슬리브의 위치가 미리 설정된 위치에 도달하면 액츄에이터를 정지시키는 슬리브 정지단계;
상기 싱크로나이저링의 슬립양을 판단하는 슬립량 판단 단계;
상기 싱크로나이저링의 슬립량이 미리 설정된 정도에 도달할 경우 상기 액츄에이터를 이동시켜 싱크로나이저링과 클러치기어가 결합되도록 하는 결합단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로메시기구의 제어방법.A hub that is spline coupled to a main shaft receiving rotational power from a driving motor of an electric vehicle, and is installed on the outer circumferential surface of the hub and moves in the axial direction, sequentially pressing the synchronizer ring and the clutch gear to synchronize with each other by synchronizing by friction to cancel the speed. While the sleeve to be coupled, the shift fork to move the sleeve in the axial direction, the actuator for moving the shift fork in parallel with the main axis, the position detecting means and the position detecting means for determining the position of the shift fork As a control method of a synchromesh mechanism comprising a control unit for controlling the operation of the actuator by calculating the position of the sleeve according to the signal transmitted from,
Converting the drive motor to a zero torque state;
A sleeve moving step of moving the actuator so that the sleeve is moved axially;
A sleeve position sensing step of sensing the position of the sleeve by the movement of the actuator;
A sleeve stopping step of stopping the actuator when the position of the sleeve reaches a preset position;
A slip amount determination step of determining a slip amount of the synchronizer ring;
When the slip amount of the synchronizer ring reaches a predetermined level, the coupling step of moving the actuator so that the synchronizer ring and the clutch gear are engaged.
Control method of the synchro mesh mechanism comprising a. 청구항 6에 있어서,
상기 슬리브 정지단계에서 미리 설정된 위치는 보크점(마찰이 시작되는 점)인 것을 특징으로 하는 싱크로메시기구 시프트 장치의 제어방법.The method according to claim 6,
The pre-set position in the sleeve stop step is a control method of the synchromesh mechanism shift device, characterized in that the point (the point where friction starts).
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