KR20230093728A - 자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기의 제어방법 - Google Patents

자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기 제어방법에 관한 것으로, 엔진과 연결되는 입력축부와, 입력축부에 구비되는 입력기어부와, 입력축부에 연결되어 회전력을 감속시키는 유성기어부와, 입력축부와 평형하게 배치되고 입력기어부와 치합되어 변속단을 형성하는 제1피동기어를 구비하는 제1출력축부와, 입력축부와 평행하게 배치되고 입력기어부와 치합되어 변속단을 형성하는 제2피동기어를 구비하는 제2출력축부와, 제1출력축부와 제2출력축부 중 어느 하나에 연결되고 제동력을 제공하는 리타더부를 포함하여, 별도의 브레이크 없이 리타더부의 유량제어로 제동토크를 발생시킬 수 있다.

Description

자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기의 제어방법{AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보조제동장치인 리타더를 직접 연결하여 브레이크 기능을 수행함으로써 내구성이 증대되고 재료비를 절감하는 자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기의 제어방법에 관한 것이다.
자동화 수동 변속기는 종래 자동변속기와 같이 운전자의 개입 없이 차량의 주행상태에 따라 자동적으로 변속이 이루어지도록 하는 편리함과, 종래 수동변속기가 가지고 있는 높은 동력전달 효율을 모두 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 다단 자동화 수동 변속기는 스플리터부와, 메인부와, 레인지부와, 리타더부를 포함한다.
스플리터부는 엔진으로부터 동력을 받아 변속기 내부로 전달하는 피니언샤프트와, 스플리터 하이기어와, 스플리터 로우기어와, 스플리터 슬리브 등을 포함한다.
메인부는 메인샤프트와, R단기어, 1단기어, 2단기어, 두 개의 슬리브로 구성되며, 3단기어는 스플리터 로우기어와 공유한다.
레인지부는 유성기어세트, 케이스에 고정된 로우단, 유성기어세트에 고정된 하이단, 유성기어에 연결된 레인지 슬리브로 구성되며, 캐리어의 스텝업기어는 리타더 기어와 맞물린다.
한편, 카운터샤프트에는 상술한 기어와 매칭되는 기어가 구성되어 있으며, 샤프트의 단부에는 변속을 위하여 회전속도를 동기화시켜주는 브레이크가 구비된다. 브레이크의 리액션 플레이트는 변속기 케이스에 회전 방향으로 구속되어 있고, 마찰 플레이트는 샤프트와 스플라인 결합된다.
상기한 구성을 갖는 변속기에서 보조제동장치인 리타더부에 작동신호가 입력되면, 스테이터로 작동유체가 입력되어 제동토크가 발생한다. 이러한 제동토크는 샤프트와 연결된 기어를 통하여 변속기의 스텝업기어로 전달되어 변속기 출력축의 속도를 감소시킨다.
그리고, 메인부의 변속시 액추에이터에 의해 슬리브가 중립 위치로 이동하고, 제어로직에 의해 피스톤이 브레이크에 축방향 하중을 작용하여 카운터샤프트에 조립된 마찰플레이트와 케이스에 고정된 리액션플레이트 간 마찰토크가 발생한다. 이러한 마찰토크를 이용하여 카운터샤프트의 속도를 감소시켜 맞물린 메인기어의 속도를 감소시킨다. 이때, 속도센서를 이용하여 피니언샤프트와 출력되는 회전속도를 각각 측정하고 비교하여 기어와 슬리브의 회전속도가 같이지는 시점에 액추에이터를 작동시켜 슬리브를 기어에 치합하여 변속을 완료한다.
그러나, 종래에는 변속을 위하여 카운터샤프트의 속도를 감소시키기 위한 별도의 브레이크가 필요하다. 이러한 브레이크 작동을 위해서는 피스톤, 리액션 플레이트, 마찰 플레이트, 리턴 스프링, 리턴 플런져, 피스톤에 공압을 인가하기 위한 유로를 필요로 하는 문제점이 있다. 또한 일정한 마찰 제동토크로 높은 제동력이 필요한 경우 변속시간이 길어지는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0083689호(2014.07.04. 공개, 발명의 명칭 : AMT 차량의 변속 제어방법)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 보조제동장치인 리타더를 직접 연결하여 브레이크 기능을 수행함으로써 내구성이 증대되고 재료비를 절감하는 자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기의 제어방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 자동화 수동 변속기는: 엔진과 연결되는 입력축부; 상기 입력축부에 구비되는 입력기어부; 상기 입력축부에 연결되어 회전력을 감속시키는 유성기어부; 상기 입력축부와 평형하게 배치되고, 상기 입력기어부와 치합되어 변속단을 형성하는 제1피동기어를 구비하는 제1출력축부; 상기 입력축부와 평행하게 배치되고, 상기 입력기어부와 치합되어 변속단을 형성하는 제2피동기어를 구비하는 제2출력축부; 및 상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부 중 어느 하나에 연결되고 제동력을 제공하는 리타더부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 리타더부는 하우징부; 상기 하우징부에 회전 가능하도록 장착되는 회전축부; 상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부 중 어느 하나를 상기 회전축부와 연결하는 커넥터부; 상기 회전축부에 형성되는 돌기부; 및 상기 하우징부에 저장된 유체량을 조절하여 상기 회전축부에 제동력을 제공하는 유압조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압조절부는 유압저장부; 상기 유압저장부와 상기 하우징부를 연결하여 상기 하우징부에 유체를 공급하는 유압공급부; 및 상기 유압저장부와 상기 하우징부를 연결하여 상기 하우징부에 저장된 유체를 상기 유압저장부로 안내하는 유압배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동화 수동 변속기는: 상기 입력축부의 회전속도를 감지하는 입력감지부; 상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부의 회전속도를 감지하는 출력감지부; 및 상기 입력감지부와 상기 출력감지부를 비교하여, 상기 입력축부에 구비되는 슬리브부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동화 수동 변속기 제어방법은: 변속신호가 입력되면 슬리브부가 작동되어 기어가 중립상태가 되는 단계; 리타더부에 대한 유량 제어로 제1출력축부와 제2출력축부의 회전속도를 감소시키는 단계; 및 엔진과 연결되는 입력축부와, 상기 제1출력축부 및 상기 제2출력축부의 회전속도가 동기화되면, 상기 슬리브부가 작동되어 변속신호에 해당되는 변속단으로 기어가 치합되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동화 수동 변속기는 리타더부가 제1출력축부에 연결되고, 입력축부와 제1출력축부가 동기화된 후 기어 치합이 이루어지도록 리타더부의 유량을 제어하므로, 고부하 작동 조건시에도 일정한 성능을 유지하고, 마찰 마모를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기의 제어방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기의 제어방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기(1)는 입력축부(10)와, 입력기어부(20)와, 유성기어부(30)와, 제1출력축부(40)와, 제2출력축부(50)와, 리타더부(60)를 포함한다.
입력축부(10)는 엔진(100)과 연결된다. 일예로, 입력축부(10)는 엔진(100)과 클러치에 의해 선택적으로 연결되거나 연결 해제될 수 있다. 그 외, 입력축부(10) 상에는 동력을 선택적으로 전달하기 위해 하나 이상의 슬리브부(90)가 구비될 수 있다. 슬리브부(90)는 입력축부(10)의 회전력을 선택적으로 동기화시킬 수 있다.
입력기어부(20)는 입력축부(10)에 구비된다. 일예로, 입력기어부(20)는 변속단 수에 따라 입력축부(10)에 복수개가 이격되어 배치될 수 있다.
유성기어부(30)는 입력축부(10)에 연결되어 회전력을 감속시킨다. 일예로, 유성기어부(30)는 선기어, 링기어, 캐리어의 조합으로 입력된 동력을 감속시킬 수 있다.
제1출력축부(40)는 입력축부(10)와 평형하게 배치되고, 입력기어부(20)와 치합되어 변속단을 형성하는 제1피동기어(41)를 구비한다. 일예로, 제1피동기어(41)는 입력기어부(20)와 각각 치합되도록 배치될 수 있다.
제2출력축부(50)는 입력축부(10)와 평행하게 배치되고, 입력기어부(20)와 치합되어 변속단을 형성하는 제2피동기어(51)를 구비한다. 일예로, 제2피동기어(51)는 입력기어부(20)와 각각 치합되도록 배치될 수 있다.
리타더부(60)는 제1출력축부(40)와 제2출력축부(50) 중 어느 하나에 연결되고 제동력을 제공한다. 일예로, 리타더부(60)는 제1출력축부(40)와 연결되고 유압에 의해 제1출력축부(40)의 회전력을 감소시킬 수 있다. 그 외, 리타더부(60)는 제2출력축부(50)에 연결될 수 있으며, 필요에 따라 제1출력축부(40)와 제2출력축부(50)에 각각 연결되어 제동력을 제공할 수 있다. 이러한 리타더부(60)가 직접 제1출력축부(40) 또는 제2출력축부(50)에 연결됨으로써, 제1출력축부(40)와 제2출력축부(50)에 별도로 연결되어 제동력을 제공하는 브레이크가 삭제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리타더부(60)는 하우징부(61)와, 회전축부(62)와, 커넥터부(63)와, 돌기부(64)와, 유압조절부(65)를 포함한다.
하우징부(61)는 차체에 장착된다. 일예로, 하우징부(61)는 내부에 공간이 형성되며, 도어가 구비되어 개폐될 수 있다.
회전축부(62)는 하우징부(61)에 회전 가능하도록 장착된다. 일예로, 회전축부(62)는 일단부가 하우징부(61)의 내측에 회전 가능하도록 지지되고, 하우징부(62)를 관통할 수 있다. 그 외, 회전축부(62)의 양단부가 하우징부(61)에 회전 가능하도록 지지될 수 있다.
커넥터부(63)는 제1출력축부(40)와 제2출력축부(50) 중 어느 하나를 회전축부(62)와 연결한다. 일예로, 회전축부(62)는 제1출력축부(40)와 일직선상에 배치되고, 커넥터부(63)에 의해 제1출력축부(40)와 회전축부(62)가 연결되어 동기화될 수 있다. 커넥터부(63)는 하우징부(61)를 관통한 회전축부(62)를 제1출력축부(40)에 연결할 수 있다. 그 외, 커넥터부(63)는 제1출력축부(40)에 결합되고, 회전축부(62)에 하우징부(61)에 회전 가능하도록 장착되는 회전축부(62)와 직접 연결되거나, 별도의 연결부재를 통해 회전축부(62)와 간접 연결될 수 있다.
돌기부(64)는 회전축부(62)에 형성된다. 일예로, 돌기부(64)는 회전축부(62)에서 방사상으로 블레이드가 돌출되는 회전체가 될 수 있으며, 하나 이상이 회전축부(62)에 장착될 수 있다.
유압조절부(65)는 하우징부(61)에 저장된 유체량을 조절하여 회전축부(62)에 대한 제동력을 가변시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 유압조절부(65)는 유체가 저장되는 유압저장부(651)와, 유압저장부(651)와 하우징부(61)를 연결하여 하우징부(61)에 유체를 공급하는 유압공급부(652)와, 유압저장부(651)와 하우징부(61)를 연결하여 하우징부(61)에 저장된 유체를 유압저장부(651)로 안내하는 유압배출부(653)를 포함한다. 유압공급부(652)와 유압배출부(653)에는 펌프와 밸브가 구비되어 필요에 따라 유체를 하우징부(61)에 공급하거나 하우징부(61)에서 유체를 배출하여 하우징부(61) 내부 유체량을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기(1)는 입력감지부(70)와, 출력감지부(80)와, 제어부(100)를 더 포함할 수 있다.
입력감지부(70)는 입력축부(10)의 회전속도를 감지하고, 출력감지부(80)는 제1출력축부(40)와 제2출력축부(50)의 회전속도를 감지한다. 일예로, 출력감지부(80)는 제1출력축부(40)와 제2출력축부(50) 중 어느 하나의 회전속도를 감지하거나, 각각의 회전속도를 감지할 수 있다.
제어부(100)는 입력감지부(70)와 출력감지부(80)의 감지신호를 비교하여, 입력축부(10)에 구비되는 슬리브부(90)를 제어한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기(1)는 기존에 차량의 보조제동을 위해 사용되는 리타더부(60)가 제1출력축부(40)에 연결되어 제1출력축부(40)의 회전력을 감소시킬 수 있으며, 제어부(100)는 입력감지부(70)와 출력감지부(80)의 감지신호가 동일한 경우 슬리브부(90)를 제어하여 입력기어부(20)와 제1출력축부(40) 또는 제2출력축부(50) 간의 기어 치합이 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기의 제어방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 1과 도 2를 참조하여 자동화 수동 변속기의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
주행 중 변속신호가 입력되면(S10), 슬리브부(90)가 작동되어 기어가 중립상태가 된다(S20). 이로 인해, 입력축부(10)는 제1출력축부(40) 및 제2출력축부(50)와 회전속도가 달라질 수 있다.
상기한 상태에서, 리타더부(60)에 대한 유량 제어로 제1출력축부(40)와 제2출력축부(50)의 회전속도를 감소시킨다(S30). 즉, 제어부(100)는 입력감지부(70)가 감지한 입력축부(10)의 회전속도와, 출력감지부(80)가 감지한 제1출력축부(40)의 회전속도를 측정하고, 이들 회전속도가 동기화되도록 리타더부(60)의 유량을 조절할 수 있다.
리타더부(60)의 유량 조절을 통해 입력축부(10)와 제1출력축부(40)가 동기화되면(S40), 슬리브부(90)가 작동되어 기어가 치합된다(S50).
본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 수동 변속기 및 자동화 수동 변속기 제어방법은 리타더부(60)가 제1출력축부(40)에 연결되고, 입력축부(10)와 제1출력축부(40)가 동기화된 후 기어 치합이 이루어지도록 리타더부(60)의 유량을 제어하므로, 고부하 작동 조건시에도 일정한 성능을 유지하고, 마찰 마모를 억제할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 입력축부 20 : 입력기어부
30 : 유성기어부 40 : 제1출력축부
50 : 제2출력축부 60 : 리타더부
61 : 하우징부 62 : 회전축부
63 : 커넥터부 64 : 돌기부
65 : 유압조절부 70 : 입력감지부
80 : 출력감지부 90 : 슬리브부
100 : 제어부

Claims (5)

  1. 엔진과 연결되는 입력축부;
    상기 입력축부에 구비되는 입력기어부;
    상기 입력축부에 연결되어 회전력을 감속시키는 유성기어부;
    상기 입력축부와 평형하게 배치되고, 상기 입력기어부와 치합되어 변속단을 형성하는 제1피동기어를 구비하는 제1출력축부;
    상기 입력축부와 평행하게 배치되고, 상기 입력기어부와 치합되어 변속단을 형성하는 제2피동기어를 구비하는 제2출력축부; 및
    상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부 중 어느 하나에 연결되고 제동력을 제공하는 리타더부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동 변속기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 리타더부는
    하우징부;
    상기 하우징부에 회전 가능하도록 장착되는 회전축부;
    상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부 중 어느 하나를 상기 회전축부와 연결하는 커넥터부;
    상기 회전축부에 형성되는 돌기부; 및
    상기 하우징부에 저장된 유체량을 조절하여 상기 회전축부에 제동력을 제공하는 유압조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동 변속기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 유압조절부는
    유압저장부;
    상기 유압저장부와 상기 하우징부를 연결하여 상기 하우징부에 유체를 공급하는 유압공급부; 및
    상기 유압저장부와 상기 하우징부를 연결하여 상기 하우징부에 저장된 유체를 상기 유압저장부로 안내하는 유압배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동 변속기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 입력축부의 회전속도를 감지하는 입력감지부;
    상기 제1출력축부와 상기 제2출력축부의 회전속도를 감지하는 출력감지부; 및
    상기 입력감지부와 상기 출력감지부를 비교하여, 상기 입력축부에 구비되는 슬리브부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동 변속기.
  5. 변속신호가 입력되면 슬리브부가 작동되어 기어가 중립상태가 되는 단계;
    리타더부에 대한 유량 제어로 제1출력축부와 제2출력축부의 회전속도를 감소시키는 단계; 및
    엔진과 연결되는 입력축부와, 상기 제1출력축부 및 상기 제2출력축부의 회전속도가 동기화되면, 상기 슬리브부가 작동되어 변속신호에 해당되는 변속단으로 기어가 치합되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동 변속기의 제어방법.
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