KR20210142172A - 변속기 기구 - Google Patents

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KR20210142172A
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shaft
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KR1020217034620A
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클라우스 라이프니츠
키아라쉬 삽제바리
로저 폴만
안드레아스 리델
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비테스코 테크놀로지스 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은 서로 형태 맞춤 방식으로 맞물릴 수 있는 적어도 2개의 기어휠(Z1 내지 Z8)을 갖는 변속기 기구(GM)에 관한 것이다. 기어휠(Z1 내지 Z8)들 중 하나의 기어휠은 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)로 설계되고, 맞물림 해제된 위치에서, 변속기 샤프트(4)에 자유롭게 회전 가능하게 배치된다. 기어휠(Z1 내지 Z8)들 중 다른 기어휠은 고정 기어(Z2, Z4, Z6, Z8)로 설계되고, 추가 변속기 샤프트(3)에 회전 불가능하게 배치된다. 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)는 클러치 유닛(K1, K2)에 의해 변속기 샤프트(4)에 회전 불가능하게 고정되고, 적어도 하나의 변속기 기어(G1 내지 G4)는 클러치 유닛(K1, K2)의 클러치 톱니(KV)가 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)에서 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)에 형태 맞춤 방식으로 맞물리는 경우 맞물릴 수 있다. 센서 디바이스(6)가 제공되고, 센서 디바이스는 다른 변속기 샤프트(3)로 들어가는 회전 속도 신호(nin)와, 변속기 샤프트(4)로부터 나가는 회전 속도 신호(nout)를 검출할 수 있다.

Description

변속기 기구
본 발명은 변속기 기구에 관한 것이다.
변속기는 일반적으로 운동량을 변환하기 위한 기계 요소로 알려져 있다. 이를 위해, 변속기는 구동 유닛의 운동량을 전달하는 구동측과, 작업 기계에 결합되는 출력 측을 포함한다. 변속기 기구는 구동 유닛으로부터 들어오는 운동량을 특정 변속기 비로 작업 기계에 전달한다.
변속기로서, 예를 들어, 가장 단순한 경우에 형태 맞춤 방식으로 서로 맞물릴 수 있는 2개의 기어휠을 갖는 톱니형 기어 장치라고 하는 변속기가 알려져 있다. 기어휠은, 기어휠의 둘레에 고르게 분포되고 갭에 의해 서로 분리되어 있는 톱니를 갖는다.
이러한 톱니형 기어 장치는, 예를 들어, 차량 변속기에 사용되고, 예를 들어, 변속기는 엔진, 예를 들어, 내연 엔진의 회전 속도를 차량의 주행 모드에 필요한 휠 회전 속도로 변환한다. 특히, 엔진으로부터 들어오는 토크는 복수의 기어휠 쌍이 배치된 변속기 입력 샤프트로 전달된다. 기어휠 쌍은 기어단의 변속비를 형성한다. 토크는 출력에 결합된 변속기 출력 샤프트에 적절한 변속비로 전달된다. 차량 변속기는 예를 들어 수동 변속기, 자동화된 변속기 또는 자동 변속기로 설계될 수 있다.
예를 들어, 자동화된 변속기에서, 변속기 입력 샤프트와 변속기 출력 샤프트(주 샤프트라고도 지칭됨)는 서로 동축으로 이어지고, 이 입력 샤프트와 출력 샤프트는 축 방향으로 평행한 카운터 샤프트(countershaft)에 결합된다. 주 샤프트와 카운터 샤프트는 상이한 변속비를 갖는 복수의 기어휠 쌍을 통해 선택적으로 서로 맞물릴 수 있고, 예를 들어, 고정 기어는 각각 카운터 샤프트에 회전 불가능하게 배치되고, 이동 가능 기어는 외력에 의해 작동 가능한 클러치 유닛과 맞물림으로써 주 샤프트에 회전 가능하게 장착된다. 클러치 유닛은 예를 들어 해당 이동 가능 기어와 주 샤프트 사이에 배치되고, 톱니를 갖는 클러치 요소를 갖고, 이 클러치 요소에 의해 클러치 요소는 대응하는 이동 가능 기어와 형태 맞춤 방식으로 맞물릴 수 있다. 그 결과, 이동 가능 기어는 주 샤프트에 회전 불가능하게 연결될 수 있다. 이동 가능 기어와 클러치 유닛 사이에 형태 맞춤 방식으로 맞물리기 위해 이동 가능 기어의 톱니와 클러치 톱니 사이의 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치가 필요하다.
본 발명은 종래 기술과 관련하여 개선된 변속기 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 목적은 청구항 1에 제시된 특징을 갖는 본 발명에 따라 달성된다.
서로 형태 맞춤 방식으로 맞물릴 수 있는 적어도 2개의 기어휠을 갖는 변속기를 위한 본 발명에 따른 변속기 기구의 경우, 기어휠들 중 하나의 기어휠은 이동 가능 기어로 설계되고, 맞물림 해제된 위치에서, 변속기 샤프트에 자유롭게 회전 가능한 방식으로 배치된다. 다른 기어휠은 고정 기어로 설계되고, 추가 변속기 샤프트에 회전 불가능하게 배치된다. 이동 가능 기어는 여기에서 클러치 유닛에 의해 변속기 샤프트에 회전 불가능하게 연결될 수 있고, 따라서 적어도 하나의 변속기 기어는 클러치 톱니가 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치에서 이동 가능 기어의 톱니에 형태 맞춤 방식으로 맞물리는 경우 맞물릴 수 있다. 여기서 클러치 톱니는 클러치 유닛의 톱니, 특히 톱니 프로파일을 의미한다. 또한, 센서 디바이스가 제공되고, 센서 디바이스는, 다른 변속기 샤프트로 들어오는 회전 속도 신호와, 다른 변속기 샤프트로부터 나가는 회전 속도 신호를 검출할 수 있고, 여기서 센서 디바이스는 제어 유닛에 결합되고, 제어 유닛은 각각의 회전 속도 신호에서 각각의 검출된 에지에 대해 시간 스탬프를 결정 및 저장할 수 있고, 변속기 샤프트에 대한 이동 가능 기어의 톱니의 각도 위치를 적어도 하나의 변속기 기어의 초기 맞물림 후에 결정할 수 있고, 시간 스탬프에 할당할 수 있다. 시간 스탬프와 이 시간 스탬프에 할당된 각도 위치를 사용하여 이동 가능 기어의 톱니와 클러치 톱니 사이의 절대 각도 관계를 후속적으로 결정할 수 있다.
변속기 기구는 이동 가능 기어와 클러치 유닛 사이에 신뢰성 있고 간단하며 또한 신속한 형태 맞춤 연결을 허용한다. 변속기가 차량 변속기인 경우, 변속기 기구는 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치가 신뢰성 있게 검출된 경우에만 형태 맞춤 연결이 발생함으로써 변속기 기어의 맞물림을 단축시키고 이 과정에서 발생하는 소음을 줄인다. 따라서 이동 가능 기어와 클러치 유닛 사이의 걸림(jamming) 및/또는 지연된 형태 맞춤 연결이 방지될 수 있다. 그 결과 토크 손실이 감소된 상태에서 빠르고 편한, 특히 저소음의 변속 동작을 할 수 있다.
일 예시적인 실시예에 따르면, 제어 유닛은 절대 각도 관계에 따라 클러치 유닛을 활성화한다.
여기서 제어 유닛은 특히 연속적으로 또는 예를 들어 이벤트 제어 또는 시간 제어 방식으로 이동 가능 기어와 클러치 유닛 사이의 클러치 영역을 모니터링할 수 있다. 특히, 제어 유닛은 절대 각도 관계를 사용하여 이동 가능 기어의 톱니와 클러치 톱니 간에 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치를 결정할 수 있으며, 여기서 클러치 유닛은 클러치 유닛과 이동 가능 기어가 검출된 위치에 유지되는 방식으로 활성화된다. 반면에, 제어 유닛이 톱니 앞에 톱니가 있는 위치를 결정하는 경우, 클러치 유닛은 이동 가능 기어에 대해 이동되고, 특히 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치로 단계적으로 회전된다.
제어 유닛은 예를 들어 자동차의 변속기 제어 유닛이다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 센서 디바이스는 적어도 2개의 회전 속도 센서를 갖는다. 하나의 회전 속도 센서는 다른 변속기 샤프트로 들어오는 회전 속도 신호를 검출하고, 다른 회전 속도 센서는 변속기 샤프트로부터 나가는 회전 속도 신호를 검출한다.
변속기 입력 및 변속기 출력의 현재 회전 속도는 회전 속도 센서를 사용하여 검출될 수 있다. 이를 위해, 하나의 회전 속도 센서가 변속기 입력 샤프트에 또는 변속기 출력 샤프트 상에 배치되고, 다른 회전 속도 센서가 변속기 출력 샤프트에 또는 변속기 출력 샤프트 상에 배치된다. 제어 유닛은 회전 속도 센서에 의해 검출된 회전 속도 신호를 사용하여 적어도 하나의 변속기 기어가 초기에 맞물린 후 이동 가능 기어의 톱니와 클러치 톱니, 이에 따라 관련 변속기 샤프트 사이의 절대 각도 관계, 특히 각도 위치를 결정할 수 있다. 적어도 하나의 변속기 기어가 맞물림 해제된 후에도 절대 각도 관계는 연속적으로 결정될 수 있다.
일 예시적인 실시예에 따르면, 이들 회전 속도 센서는 각각 홀 센서(Hall sensor)로 설계된다. 예를 들어, 이를 위해 자석이 적어도 하나의 이동 가능 기어(또는 변속기 입력 샤프트에 배치된 다른 기어휠)에 부착되고, 이에 의해 이동 가능 기어는 예를 들어 자기 쌍극자를 갖는 자석 휠이라고 지칭되는 것으로 설계된다. 이동 가능 기어가 회전할 때, 회전하는 자기장이 생성되며, 이 자기장의 크기는 톱니와 톱니 갭에 따라 변한다. 이것은 변속기의 다른 위치에, 예를 들어, 제어 유닛에 배치될 수 있는 홀 센서에 의해 검출될 수 있다. 대안적으로, 대응하는 기어휠에서 직접 회전 속도 신호를 검출하는 역 편향된 홀 센서라고 지칭되는 것을 사용할 수도 있다. 또한, 회전 속도 센서는 유도성 센서로 설계될 수도 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 클러치 유닛은 클로 클러치(claw clutch)로 설계된다. 특히, 클러치 유닛은 두 부분으로 형성되고, 제1 클로 요소(claw element)와 제2 클로 요소를 가지며, 여기서 제1 클로 요소는 변속기 샤프트에 회전 불가능하게 연결되고, 제2 클로 요소는 이동 가능 기어와 일체로 형성된다. 특히, 제1 클로 요소는 변속기 샤프트와 함께 회전하지만 변속기 샤프트에 대해 축 방향으로 변위 가능한 방식으로 배치된다. 제1 클로 요소는 변속기 샤프트에 회전 불가능하게 연결되기 때문에, 변속기 샤프트에 대한 클러치 톱니의 위치는 변하지 않는다. 그 결과, 이동 가능 기어의 톱니의 위치, 특히 각도 위치는 회전 속도 센서의 평가에 기초하여 검출 및/또는 결정될 수 있다. 이 경우, 이동 가능 기어는 예를 들어 제2 클로 요소에 일체로 연결되고, 따라서 이동 가능 기어의 톱니는 제1 클로 요소의 톱니에 대응한다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 변속기는 차량 변속기이다. 따라서 변속기 기구는 주행 편의성을 증가시키기 위해 자동차에 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 변속기 기구를 갖는 변속기(1)를 개략적으로 도시한다.
도 2는 변속기의 이동 가능 기어와 클로 요소 사이에 형태 맞춤 연결의 상면도의 상세를 개략적으로 도시한다.
상호 대응하는 부분은 모든 도면에서 동일한 참조 부호로 제공된다.
도 1은 변속기 기구(GM)를 갖는 변속기(1)를 개략적으로 도시한다.
변속기(1)는 구동 유닛(구체적으로 도시되지 않음), 예를 들어, 내연 엔진에 결합된 변속기 입력 샤프트(2)를 갖는다. 변속기 입력 샤프트(2)는 구동 샤프트를 형성하고 따라서 변속기(1)의 구동측을 형성한다.
도시된 예시적인 실시예에 따르면, 변속기(1)는 차량 변속기이고, 자동화된 변속기에 기초하고, 여기서 제1 변속기 샤프트(3)와 평행하게 제2 변속기 샤프트(4)가 이어져 배치된다. 제1 변속기 샤프트(3)는 카운터 샤프트라고도 지칭되고, 변속기 입력 샤프트(2)와 동축으로 배치된다. 변속기 입력 샤프트(2)와 제1 변속기 샤프트(3)는 도시된 예시적인 실시예에서 일체로 도시되어 있다. 대안적으로, 이들 샤프트는 또한 별도로 형성되어 서로 연결될 수도 있다. 제2 변속기 샤프트(4)는 변속기(1)의 출력 샤프트를 형성하고, 변속기 출력 샤프트(5)와 동축으로 배치된다. 제2 변속기 샤프트(4)와 변속기 출력 샤프트(5)도 또한 일체로 도시되어 있다. 대안적으로, 이들 샤프트는 또한 별도로 형성되어 서로 연결될 수 있다.
변속기 입력 샤프트(2)와 제2 변속기 샤프트(4)는 기어휠(Z1, Z2)을 포함하는 제1 기어휠 쌍(ZP1)에 의해 서로 기계적으로 결합된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 변속기(1)는 총 4개의 기어휠 쌍(ZP1 내지 ZP4)을 갖고, 이에 따라 변속기 단 또는 기어 단이라고도 지칭되는 4개의 맞물림 가능한 변속기 기어(G1 내지 G4)를 갖는다. 대안적으로, 변속기(1)는 또한 4개 미만 또는 4개 초과의 맞물림 가능한 변속기 기어(G1 내지 G4)를 가질 수도 있다.
제1 변속기 샤프트(3)는 또한 제2 변속기 샤프트(4)에 기계적으로 결합된다. 이를 위해, 추가 기어휠(Z3, Z5, Z7)이 제2 변속기 샤프트(4)에 배치되고, 상기 추가 기어휠은 제1 변속기 샤프트(3)에 배치된 추가 기어휠(Z4, Z6, Z8)과 쌍으로 항상 맞물려, 변속기 기어(G1 내지 G4)에 대해 상이한 변속기 비를 제공한다.
각 기어휠 쌍(ZP1 내지 ZP4)에서, 기어휠(Z2, Z4, Z6, Z8)은 각각 제1 변속기 샤프트(3)에 회전 불가능하게 배치되고 이에 따라 고정 기어(Z2, Z4, Z6, Z8)라고 더 지칭된다. 다른 기어휠(Z1, Z3, Z5, Z7)은 중공 샤프트로 설계된 제2 변속기 샤프트(4)의 구획에 자유롭게 회전하고 축 방향으로 고정된 방식으로 각각 배치되고 이에 따라 아래에서 이동 가능 기어(Z1, Z3, Z5, Z7)라고 지칭된다.
제1 클러치 유닛(K1)은 이동 가능 기어(Z1, Z3) 사이에 배치된다. 또한, 제2 클러치 유닛(K2)은 이동 가능 기어(Z5, Z7)들 사이에 배치된다. 클러치 유닛(K1, K2)은 변속기 기어(G1 내지 G4)를 변속시키는 데, 특히 변속기 기어(G1 내지 G4)와 맞물리는 데 사용되고, 클로 클러치라고 지칭되는 것으로 각각 설계된다.
각각의 클러치 유닛(K1, K2)은 제2 변속기 샤프트(4)에 회전 불가능하게 배치된 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)를 갖는다. 특히, 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)는 제2 변속기 샤프트(4)와 함께 회전하지만, 제2 변속기 샤프트(4)에 대해 축 방향으로 변위 가능한 방식으로 배치된다.
클러치 유닛(K1, K2)은 각각 2개의 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)를 더 갖고, 이 제2 클로 요소는 제2 변속기 샤프트(4) 상의 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)와 반대쪽에 동축으로 각각 배치된다. 또한, 제2 클로 요소(K1.2 및 K2.2)는 이동 가능 기어(Z1, Z3, Z5, Z7)와 일체로 형성된다.
이동 가능 기어(Z1, Z3, Z5, Z7)를 각각 향하는 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)의 표면은 도 1에 그리고 도 2의 단면도에 개략적으로 도시된 클러치 톱니(KV)를 갖는다. 유사하게, 제1 클로 요소(K1.1, 2.1)를 각각 향하는 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)의 표면에는 대응하는 톱니(VZL)가 형성되고, 이에 따라 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)는 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)와 맞물릴 수 있고 이에 따라 이동 가능 기어(Z1, Z3, Z5, Z7)와 형태 맞춤 방식으로 맞물릴 수 있다.
도시된 예시적인 실시예에서, 두 클러치 유닛(K1, K2)은 개방 상태에 있는 것으로 도시되어 있다. 즉, 변속기(1)는 중립 위치에 있으며, 이동 가능 기어(Z1, Z3, Z5, Z7) 중 어느 것도 제2 변속기 샤프트(4)에 연결되어 있지 않다.
제1 변속기 기어(G1)와 맞물리기 위해, 제1 클러치 유닛(K1)은 제1 변속기 기어(G1)를 위해 이동 가능 기어(Z1) 방향으로 이동된다. 제1 클로 요소(K1.1)에 배치된 클러치 톱니(KV)는 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)(도 2에 도시됨)에서 이동 가능 기어(Z1)와 일체로 형성된 제2 클로 요소(K1.2)의 톱니(VZL)와 형태 맞춤 방식으로 맞물린다.
그 결과, 이동 가능 기어(Z1)는 제2 변속기 샤프트(4)에 회전 불가능하게 연결되고, 제2 변속기 샤프트(4)는 제1 기어휠 쌍(ZP1)에 의해 변속기 입력 샤프트(2)에 기능적으로 결합된다. 따라서, 제2 변속기 샤프트(4)는 변속기 입력 샤프트(2)로부터 출발하여 제1 기어 쌍(ZP1)을 통해 구동된다.
다음 변속기 기어(G2 내지 G4)를 변속함으로써, 토크는 제1 변속기 샤프트(3)로부터 제2 변속기 샤프트(4)로 전달된다. 그런 다음 이 토크는 제2 변속기 샤프트(4)와 동축으로 배치된 변속기 출력 샤프트(5)를 통해 출력 유닛(도시되지 않음)으로 전달되고, 출력 유닛은, 예를 들어, 차량의 구동 휠용, 예를 들어, 전방 구동 휠용 액슬 구동 샤프트를 구동하는 차동 변속기를 포함한다.
제2 클로 요소(K1.2, K2.2)의 톱니(VZL)와 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)의 클러치 톱니(KV) 사이의 형태 맞춤 연결은 예를 들어 클러치 톱니(KV)의 톱니가 톱니(VZL)의 톱니 갭에 형태 맞춤 방식으로 맞물리는 상태인, 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)(도 2 참조)라고 지칭되는 곳에서 발생한다. 반면에, 2개의 톱니(톱니(VZL) 중 하나와 클러치 톱니(KV) 중 하나)가 만나는 경우 톱니(VZL) 걸림이 발생하거나 형태 맞춤 연결이 지연될 수 있다. 이것은 장시간 시끄러운 변속기 동작을 통해 주행 모드에서 눈에 띌 수 있다.
이러한 문제를 줄이기 위해, 변속기 기구(GM)는 센서 디바이스(6) 및 이 센서 디바이스에 결합된 제어 유닛(7)을 제공하고, 이 제어 유닛은 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)와 클러치 톱니(KV) 사이의 절대 각도 관계(WB)를 결정할 수 있으며, 이 절대 각도 관계로부터, 톱니(VZL)와 클러치 톱니(KV) 사이의 클러치 위치, 특히 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS) 또는 톱니 상에 톱니가 있는 위치(도시되지 않음)를 결정할 수 있다. 특히, 따라서 톱니(VZL)와 클러치 톱니(KV) 사이의 클러치 영역에 대해 클러치 위치를 모니터링할 수 있고, 특히 이 톱니가 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)에 있는지 또는 톱니 앞에 톱니가 있는 위치에 있는지 여부를 모니터링할 수 있다. 특히, 센서 디바이스(6)와 제어 유닛(7)은 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)와 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)가 서로 간에 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)에 있는지 여부를 검출 및/또는 결정한다.
도시된 예시적인 실시예에서, 센서 디바이스(6)는 변속기 입력 샤프트(2)에 결합된 제1 회전 속도 센서(6.1), 및 변속기 출력 측을 형성하는 변속기 출력 샤프트(5)에 결합된 제2 회전 속도 센서(6.2)를 포함한다. 이들 회전 속도 센서(6.1, 6.2)는 각각, 예를 들어, 홀 센서 또는 유도성 센서이고, 변속기 입력 샤프트(2) 또는 변속기 출력 샤프트(5)의 회전 속도를 검출한다.
회전 속도 센서(6.1, 6.2)는 또한 예를 들어 차량의 변속기 제어 유닛인 제어 유닛(7)에 연결된다. 제어 유닛(7)은 변속기 입력 샤프트(2)와 변속기 출력 샤프트(5)의 회전 속도를 나타내는, 회전 속도 센서(6.1, 6.2)에 의해 검출된 신호, 특히 입력측 회전 속도 신호(nin)와 출력측 회전 속도 신호(nout)를 평가한다.
회전 속도 신호(nin, nout)를 평가하는 동안, 각각의 신호 에지에 대한 시간 스탬프를 저장한다. 다시 말해, 각각의 신호 에지는 고정된 시점에 할당될 수 있다.
검출된 회전 속도 신호(nin, nout)를 평가하는 동안, 회전 속도 신호(nin, nout)의 에지에 저장된 각 시간 스탬프에서 제2 변속기 샤프트(4)에 대한 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)의 위치, 특히 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)의 위치, 특히 각도 위치(WP)를 검출하고, 이 각도 위치(WP)를 시간 스탬프에 할당한다. 제2 변속기 샤프트(4) 상에 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)가 회전 불가능하게 배치된 것으로 인해, 회전 속도 센서(6.1, 6.2)의 회전 속도 신호(nin, nout)를 평가한 것을 참조하여 클러치 톱니(KV)의 위치를 알 수 있으므로, 그 결과 변속기 기어(G1 내지 G4), 예를 들어, 제1 변속기 기어(G1)의 초기 맞물림 후, 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)의 톱니(VZL)와 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)의 클러치 톱니(KV) 사이의 절대 각도 관계(WB), 특히 각도 위치(WP)를 결정할 수 있다.
제어 유닛(7)이 도 2에 도시된 바와 같이 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)를 결정하면, 상기 제어 유닛은 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)가 거의 간섭 없이 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)에 형태 맞춤 방식으로 맞물리도록 대응하는 변속기 기어(G1 내지 G4)와 맞물리기 위한 클러치 유닛(K1, K2)을 활성화시킨다. 한편, 제어 유닛(7)이 톱니 앞에 톱니가 있는 위치(도시되지 않음)를 결정하면, 클러치 유닛(K1, K2)은 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)에 대해 이동되고, 특히 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)로 단계적으로 회전된다.
제어 유닛(7)은 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)와 클러치 유닛(K1, K2) 사이의 클러치 영역을 특히 연속적으로 또는 예를 들어 이벤트 제어 또는 시간 제어 방식으로 모니터링한다. 특히, 제어 유닛(7)은 이전에 초기에 맞물린 변속기 기어(G1 내지 G4)를 맞물림 해제한 후에도 절대 각도 관계(WB)를 사용하여 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)를 결정할 수 있다.
도 2는 톱니(VZL)와 클러치 톱니(KV) 사이에 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)의 상면도의 상세를 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 제1 클로 요소(K1.1)와 제2 클로 요소(K1.2) 사이에 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)가 예시되어 있다. 톱니(VZL, KV)의 측면(flank)은 여기에서 수직으로 예시되어 있다. 또한, 이 톱니는 실질적으로 더브테일(dovetail) 형상으로 구성되도록 측면에 언더컷이 제공될 수 있다.
따라서, 설명된 변속기 기구(GM)에 의해, 클러치 유닛(K1, K2)과 이에 따른 변속기 기어(G1 내지 G4)의 맞물림은 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)의 클러치 톱니(KV)에 대해 제2 클로 요소(K1.2, K2.2) 또는 이동 가능 기어(Z1, Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)의 위치에 따라 활성화될 수 있다.
1: 변속기
2: 변속기 입력 샤프트
3: 제1 변속기 샤프트
4: 제2 변속기 샤프트
5: 변속기 출력 샤프트
6: 센서 디바이스
6.1, 6.2: 회전 속도 센서
7: 제어 유닛
G1 내지 G4: 변속기 기어
GM: 변속기 기구
K1, K2: 클러치 유닛
K1.1, K2.1: 제1 클로 요소
K1.2, K2.2: 제2 클로 요소
KV: 클러치 톱니
nin: 입력측 회전 속도 신호
nout: 출력측 회전 속도 신호
VZL: 톱니
WP: 각도 위치
WB: 각도 관계
Z1 내지 Z8: 기어휠
Z1, Z3, Z5, Z7: 이동 가능 기어
Z2, Z4, Z6, Z8: 고정 기어
ZP1 내지 ZP4: 기어휠 쌍
ZLS: 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치

Claims (10)

  1. 서로 형태 맞춤 방식으로 맞물릴 수 있는 적어도 2개의 기어휠(Z1 내지 Z8)을 갖는 변속기(1)를 위한 변속기 기구(GM)로서,
    - 상기 기어휠(Z1 내지 Z8)들 중 하나의 기어휠은 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)로 설계되고, 맞물림 해제된 위치에서 변속기 샤프트(4)에 자유롭게 회전 가능한 방식으로 배치되고,
    - 상기 기어휠(Z1 내지 Z8)들 중 다른 기어휠은 고정 기어(Z2, Z4, Z6, Z8)로 설계되고, 추가 변속기 샤프트(3)에 회전 불가능하게 배치되고,
    - 상기 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)는 클러치 유닛(K1, K2)에 의해 상기 변속기 샤프트(4)에 회전 불가능하게 연결 가능하고, 이에 따라 적어도 하나의 변속기 기어(G1 내지 G4)는 상기 클러치 유닛(K1, K2)의 클러치 톱니(KV)가 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)에서 상기 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)에 형태 맞춤 방식으로 맞물리는 경우 맞물릴 수 있고,
    - 상기 변속기 샤프트(3)로 들어오는 회전 속도 신호(nin)와, 다른 변속기 샤프트(4)로부터 나가는 회전 속도 신호(nout)를 검출할 수 있는 센서 디바이스(6)가 제공되고,
    - 상기 센서 디바이스(6)는 제어 유닛(7)에 결합되고, 상기 제어 유닛은 각각의 회전 속도 신호(nin, nout)의 각각의 검출된 에지에 대해 시간 스탬프를 결정하고 저장할 수 있고, 상기 시간 스탬프에 의해 상기 변속기 샤프트(4)에 대한 상기 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)의 각도 위치(WP)를 상기 적어도 하나의 변속기 기어(G1 내지 G4)의 초기 맞물림 후 결정하고 나서 상기 시간 스탬프에 할당할 수 있고,
    - 상기 시간 스탬프와 상기 시간 스탬프에 할당된 각도 위치(WP)를 사용하여, 상기 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)와 상기 클러치 톱니(KV) 사이의 절대 각도 관계(WB)를 결정할 수 있는, 변속기 기구(GM).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛(7)은 결정된 절대 각도 관계(WB)에 따라 상기 클러치 유닛(K1, K2)을 활성화시키는, 변속기 기구(GM).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동 가능 기어(Z3, Z5, Z7)의 톱니(VZL)와 상기 클러치 톱니(KV) 사이에 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)는 상기 절대 각도 관계(WB)에 기초하여 결정될 수 있는, 변속기 기구(GM).
  4. 제3항에 있어서, 상기 톱니 상에 톱니 갭이 있는 위치(ZLS)는 연속적으로 또는 이벤트 제어 또는 시간 제어 방식으로 결정되는, 변속기 기구(GM).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 센서 디바이스(6)는 적어도 2개의 회전 속도 센서(6.1, 6.2)를 갖는, 변속기 기구(GM).
  6. 제5항에 있어서,
    - 하나의 회전 속도 센서(6.1)가 변속기 입력 샤프트(2)에 또는 상기 변속기 입력 샤프트 상에 배치되고
    - 다른 회전 속도 센서(6.2)가 변속기 출력 샤프트(5)에 또는 상기 변속기 출력 샤프트 상에 배치된, 변속기 기구(GM).
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 회전 속도 센서(6.1, 6.2)는 각각 홀 센서로 설계된, 변속기 기구(GM).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 클러치 유닛(K1, K2)은 클로 클러치(claw clutch)로 설계된, 변속기 기구(GM).
  9. 제8항에 있어서,
    - 상기 클러치 유닛(K1, K2)은 두 부분으로 형성되고, 제1 클로 요소(first claw element)(K1.1, K2.1)와 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)를 갖고,
    - 상기 제1 클로 요소(K1.1, K2.1)는 상기 변속기 샤프트(4)에 회전 불가능하게 연결되고,
    - 상기 제2 클로 요소(K1.2, K2.2)는 상기 이동 가능 기어(Z1, Z3, Z5, Z7)와 일체로 형성되는, 변속기 기구(GM).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속기(1)는 차량 변속기인, 변속기 기구(GM).
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