KR20220050879A - 변속기를 시프팅하기 위한 조립체 및 조립체를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

변속기를 시프팅하기 위한 조립체 및 조립체를 작동시키기 위한 방법 Download PDF

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비테스코 테크놀로지스 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 변속기(10)를 시프팅하기 위한 조립체(1)에 관한 것으로서, 조립체(1)는 다음을 포함한다: - 변속기(10)의 개별적인 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브를 하나의 중립 위치와 하나 이상의 맞물린 위치 사이에서 시프팅하기 위한 개별적인 액추에이터(6.1, 6.2)용의 2개 이상의 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2), - 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)를 제어하기 위한 제어 장치(4)로서, 각각의 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)에는 개별적인 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)를 선택적으로 전압 공급부(7)와 연결하거나 전압 공급부로부터 분리하는 개별적인 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)가 할당되어 있으며, 이 경우에는 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)도 마찬가지로 제어 장치(4)와 연결되어 있고 릴리스 신호(F1, F2)를 이용해서 제어 장치에 의해 제어될 수 있으며, 제어 장치(4)는, 릴리스 신호(F1, F2)가 활성화되지 않거나 다만 정확하게 하나의 릴리스 신호(F1, F2)만 활성화되도록 구성되어 있으며, 이 신호의 관련 액추에이터(6.1, 6.2)는 실제 운전 상황에서 기능적으로 안전하게 작동될 수 있다.

Description

변속기를 시프팅하기 위한 조립체 및 조립체를 작동시키기 위한 방법
2개 이상의 기어 및 상호 독립적으로 하나의 액추에이터에 의해 움직일 수 있는 시프트 포크(shift fork)/슬라이딩 슬리브(sliding sleeve)를 갖는 클로 클러치 변속기(claw clutch transmission)의 경우에는, 시프트 포크/슬라이딩 슬리브가 매우 빠르게 움직일 수 있고 어떠한 동기 링도 기어의 비동기적인 맞물림을 방해하지 않기 때문에, 변속기 및 그에 따라 휠이 차단될 수 있는 상황이 발생할 수 있다.
전통적인 FSM-접근 방식은, 액추에이터의 원치 않는 제어 또는 움직임을 검출하는 것 그리고 이에 대한 반응으로서 관련 액추에이터에 대한 전압 공급을 차단하는 것으로부터 출발한다.
본 발명의 과제는, 변속기, 특히 클로 클러치 변속기를 제어하기 위한 개선된 조립체 및 개선된 방법을 명시하는 것이다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징부를 갖는 조립체에 의해서 그리고 청구항 6의 특징부를 갖는 방법에 의해서 해결된다.
바람직한 개선예들은 종속 청구항들의 대상이다.
변속기를 시프팅하기 위한 본 발명에 따른 조립체는 다음을 포함한다:
- 개별적인 시프트 포크를 시프팅하기 위한 개별적인 액추에이터용의 2개 이상의 파워 시프트 스테이지 및 하나의 중립 위치와 하나 이상의 맞물린 위치 사이에 있는 변속기의 슬라이딩 슬리브,
- 파워 시프트 스테이지를 제어하기 위한 제어 장치로서,
각각의 파워 시프트 스테이지에는 개별적인 파워 시프트 스테이지를 선택적으로 전압 공급부와 연결하거나 전압 공급부로부터 분리하는 개별적인 릴리스 스테이지가 할당되어 있으며, 이 경우에는 릴리스 스테이지도 마찬가지로 제어 장치와 연결되어 있고 릴리스 신호를 이용해서 제어 장치에 의해 제어될 수 있으며, 제어 장치는, 릴리스 신호가 활성화되지 않거나 다만 정확하게 하나의 릴리스 신호만 활성화되도록 구성되어 있으며, 이 신호의 관련 액추에이터는 실제 운전 상황에서 기능적으로 안전하게 작동될 수 있다.
일 실시예에서는, 또한 파워 시프트 스테이지를 제어 장치와 연결하는 개별적인 액추에이터 드라이버가 각각의 파워 시프트 스테이지에 할당되어 있다.
일 실시예에서, 액추에이터는 모터로서 설계되어 있다.
조립체는 변속기와 함께 자동차 내에 배열될 수 있다.
변속기는 클로 클러치 변속기로서 설계될 수 있다.
조립체를 작동시키기 위한 방법에서, 할당된 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브가 맞물린 위치에 있는 경우, 모든 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브가 중립 위치에 있는 경우에는, 릴리스 신호가 켜져 있거나 켜지며, 할당된 기어의 회전 속도가 사전 설정된 허용 오차 윈도우 내부에서 구동 모터의 엔진 회전 속도와 동기적인 경우에는, 할당된 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브에 대한 릴리스 신호가 켜진다.
일 실시예에서, 특히 방법이 자동차 내에서 실행되는 경우, 자동차가 정지해 있고 파킹 록(parking lock)으로서의 기어의 맞물림이 요청되는 경우에는, 할당된 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브에 대한 릴리스 신호도 또한 켜진다.
일 실시예에서는, 방금 맞물린 기어가 관련 액추에이터에 의해 풀리는 한편, 상기 액추에이터에 할당된 릴리스 신호가 켜짐으로써, 기어 변경이 이루어지며, 이 경우에는 기어가 풀린 후에 그리고 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브가 중립 위치에 있게 되자마자, 모든 릴리스 신호가 꺼지며, 이 경우 구동 모터의 회전 속도는 허용 오차 윈도우 내부에서 맞물릴 기어에 맞추어 동기화되고, 맞물릴 기어에 할당된 액추에이터에 대한 릴리스 신호는 켜진다. 그 다음에, 관련 기어가 제어 장치에 의한 상응하는 파워 시프트 스테이지의 제어에 의해서 맞물릴 수 있다.
본 발명에 따르면, 발생 가능한 오류 작동에 반응하는 대신에, 개별적인 운전 상황에서 필수적인 액추에이터 시스템의 부분에 전압을 공급하는 전압 공급부만이 사전 예방적으로 자유롭게 시프팅 된다. 액추에이터의 다른 모든 분기는 차단되어 있다. 이와 같은 상황은 전동식 액추에이터용으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 전기 유압식 액추에이터용으로도 사용될 수 있다. 상응하는 하드웨어 및 소프트웨어에 의해서는, 이 방법이 ASIL D-안전 목표에 이르기까지 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 시프트 포크/슬라이딩 슬리브는 멈춤쇠(detent)에 의해서 삽입된 위치에 그리고/또는 중립 위치에 유지된다.
사전 예방적인 차단에 의해서는, 불완전한 제어 또는 움직임을 반드시 신속하게 모니터링해야 할 필요가 없어진다. 이로 인해서는, 계산 시간(모니터링의 신속성)에 대한 요구 사항이 줄어들고, 잘못된 검출이 배제된다.
이에 의해서, 클로 클러치 변속기 내에서의 기능적인 안전이 개선될 수 있다.
일 실시예에서는, 릴레이 또는 다른 파워 스위치가 액추에이터에 대한 공급 라인 내에 통합될 수 있다.
본 발명의 실시예가 도면부를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 도면부에서,
도 1은 변속기를 시프팅하기 위한 조립체의 개략도;
도 2는 클로 클러치 변속기의 개략도; 및
도 3은 클로 클러치 변속기 및 조립체를 포함하는 자동차의 개략도.
각각의 도면에서 서로 상응하는 부분에는 동일한 참조 부호가 제공되어 있다.
도 1은, 클로 클러치 변속기의 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브를 시프팅하기 위한 제1 액추에이터(6.1)용의 제1 파워 시프트 스테이지(2.1) 및 클로 클러치 변속기의 또 다른 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브를 시프팅하기 위한 제2 액추에이터(6.2)용의 제2 파워 시프트 스테이지(2.2)를 포함하는, 변속기, 특히 클로 클러치 변속기를 시프팅하기 위한 조립체(1)의 개략도이다.
조립체(1)는, 제1 파워 시프트 스테이지(2.1)를 제어하기 위한 제1 액추에이터 드라이버(3.1) 및 제2 파워 시프트 스테이지(2.2)를 제어하기 위한 제2 액추에이터 드라이버(3.2)를 더 포함한다.
클로 클러치 변속기의 또 다른 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브를 시프팅하기 위한 또 다른 액추에이터용의 임의의 개수의 또 다른 파워 시프트 스테이지 및 액추에이터 드라이버가 제공될 수 있다. 액추에이터(6.1, 6.2)는 모터로서 설계될 수 있다.
액추에이터 드라이버(3.1, 3.2)는 제어 장치(4), 예를 들어 마이크로 컨트롤러에 의해서 제어된다.
각각의 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)에는, 개별적인 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)를 전압 공급부(7)와 연결하거나 전압 공급부로부터 분리하는 개별적인 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)가 할당되어 있다. 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)도 마찬가지로 제어 장치(4)와 연결되어 있고, 릴리스 신호(F1, F2)를 이용해서 제어 장치에 의해 제어될 수 있다.
조립체(1)를 작동시키기 위한 방법은 예를 들어 다음과 같이 제공될 수 있다:
Figure pct00001
액추에이터(6.1, 6.2) 중 하나에 의해 기어가 맞물리면, 이 기어에 속하는 액추에이터(6.1, 6.2)의 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)에 대한 릴리스 신호(F1, F2)가 켜진 상태로 유지된다. 다시 말해, 상응하는 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)에 전압이 공급됨으로써, 결과적으로 관련 액추에이터(6.1, 6.2)는 관련 액추에이터 드라이버(3.1, 3.2)를 통해 상응하는 제어가 이루어질 때마다 항상 이동할 수 있게 된다. 다른 액추에이터(6.1, 6.2) 또는 다른 모든 액추에이터의 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)에 대한 릴리스 신호(F1, F2)가 차단되어 있음으로써, 결과적으로는 심지어 관련 액추에이터 드라이버(3.1, 3.2)를 통한 제어가 예를 들어 실수로 이루어져야만 하더라도, 상기와 같은 다른 액추에이터의 움직임은 전혀 이루어질 수 없게 된다.
Figure pct00002
2개의 기어 액추에이터/시프트 포크/슬라이딩 슬리브가 예를 들어 액추에이터(6.1, 6.2) 중 하나의 상응하는 작동으로 인해 중립 위치에 있는 경우(기어가 전혀 맞물려 있지 않은 경우)에는, 2개의 액추에이터(6.1, 6.2) 또는 모든 액추에이터의 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)에 대한 릴리스 신호(F1, F2)가 차단될 수 있음으로써, 결과적으로는 심지어 관련 액추에이터 드라이버(3.1, 3.2)를 통한 제어가 예를 들어 실수로 이루어져야만 하더라도, 상기와 같은 다른 액추에이터(6.1, 6.2)의 움직임은 전혀 이루어질 수 없게 된다.
Figure pct00003
액추에이터(6.1, 6.2) 중 하나의 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)에 대한 릴리스 신호(F1, F2)는 다음과 같은 조건하에서 켜진다:
1. 차량 속도가 사전 설정된 임계값 위에 있고, 기어의 회전 속도가 허용 오차 윈도우 내부에서 동기적인{출력 회전 속도 * 기어비(gear ratio) = 엔진 회전 속도} 경우, 및/또는
2. 차량이 정지되어 있고, 기어가 파킹 록으로서 요청되는 경우.
각각의 액추에이터(6.1, 6.2)는 시프트 포크/슬라이딩 슬리브를 작동시키기 위해 제공될 수 있으며, 상기 시프트 포크/슬라이딩 슬리브에 의해서 2개의 다양한 기어가 맞물릴 수 있다.
2개의 또는 모든 시프트 포크/슬라이딩 슬리브가 중립 위치에 있음으로써, 결과적으로 어떤 기어도 맞물려 있지 않은 경우, 관련 기어의 회전 속도가 허용 오차 윈도우 내부에서 동기적인 경우에는, 릴리스 신호(F1, F2)가 부여된다.
시프트 포크/슬라이딩 슬리브 중 하나가 맞물린 위치에 있는 경우에는, 관련 기어의 릴리스가 임계적인 상태를 야기하지 않기 때문에, 관련 액추에이터(6.1, 6.2)의 릴리스 신호(F1, F2)는 켜진 상태로 유지될 수 있다.
각각의 시점에서는 단 하나의 기어만이 허용 오차 윈도우 내부에서 동기적일 수 있기 때문에, 또한 다만 각각 할당된 액추에이터(6.1, 6.2)에만 전력이 공급된다.
기어를 변경할 때에는, 먼저 방금 맞물린 기어가 관련 액추에이터(6.1, 6.2)에 의해서 릴리스된다. 한편, 상기 액추에이터(6.1, 6.2)에 할당된 릴리스 신호(F1, F2)는 켜져 있다. 기어가 릴리스된 후에 그리고 시프트 포크/슬라이딩 슬리브가 중립 위치에 있게 되자마자, 2개 또는 모든 액추에이터(6.1, 6.2)의 릴리스 신호(F1, F2)가 꺼짐으로써, 결과적으로 액추에이터(6.1, 6.2)는 전혀 작동할 수 없게 된다. 구동 모터의 회전 속도가 맞물릴 그 다음 기어에 맞추어 동기화되고, 맞물릴 기어에 할당된 액추에이터(6.1, 6.2)에 대한 릴리스 신호(F1, F2)가 켜짐으로써, 결과적으로 상기 액추에이터(6.1, 6.2)는 작동될 수 있다.
도 2는 예시적인 클로 클러치 변속기(10), 예를 들어 전용 하이브리드 트랜스미션(DHT)의 개략도이다.
클로 클러치 변속기(10)는, 내연 기관(13)과 연결된 제1 입력 샤프트(12)를 갖는다. 클로 클러치 변속기(10)의 제2 입력 샤프트(14)는 제1 전기 구동부(15), 예를 들어 전기 구동 모터와 연결될 수 있다. 클로 클러치 변속기(10)의 제3 입력 샤프트(16)는 제2 전기 구동부(17), 예를 들어 벨트-스타터 제너레이터와 연결될 수 있다.
클로 클러치 변속기(10)는, 복수의 기어(S1 내지 S4), 예를 들어 4개의 기어(S1 내지 S4)를 시프팅하기 위한 복수의 클로 클러치(18.1, 18.2)를 구비한다. 클로 클러치(18.1, 18.2)는, 전술된 조립체(1)의 액추에이터(6.1, 6.2)에 의해 작동되는 시프트 포크/슬라이딩 슬리브를 구비할 수 있다.
시프트 포크/슬라이딩 슬리브는 멈춤쇠를 구비할 수 있으며, 이 멈춤쇠에 의해서는 시프트 포크/슬라이딩 슬리브가 삽입된 위치에 그리고/또는 중립 위치에 유지될 수 있다.
도 3은 클로 클러치 변속기(10) 및 조립체(1)를 포함하는 자동차(20)의 개략도이다.
1: 조립체 2.1: 제1 파워 시프트 스테이지
2.2: 제2 파워 시프트 스테이지 3.1: 제1 액추에이터 드라이버
3.2: 제2 액추에이터 드라이버 4: 제어 장치
5.1: 릴리스 스테이지 5.2: 릴리스 스테이지
6.1: 제1 액추에이터 6.2: 제2 액추에이터
7: 전압 공급부 10: 변속기, 클로 클러치 변속기
12: 제1 입력 샤프트 13: 구동 모터, 내연 기관
14: 제2 입력 샤프트 15: 구동 모터, 제1 전기 구동부
16: 제3 입력 샤프트 17: 구동 모터, 제2 전기 구동부
18.1: 클로 클러치 18.2: 클로 클러치
20: 자동차 F1, F2: 릴리스 신호
S1 내지 S4: 기어

Claims (8)

  1. 변속기(10)를 시프팅하기 위한 조립체(1)로서,
    - 변속기(10)의 개별적인 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브를 하나의 중립 위치와 하나 이상의 맞물린 위치 사이에서 시프팅하기 위한 개별적인 액추에이터(6.1, 6.2)용의 2개 이상의 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2),
    - 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)를 제어하기 위한 제어 장치(4)로서, 각각의 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)에는 개별적인 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)를 선택적으로 전압 공급부(7)와 연결하거나 전압 공급부로부터 분리하는 개별적인 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)가 할당되어 있고, 이 경우에는 릴리스 스테이지(5.1, 5.2)도 마찬가지로 제어 장치(4)와 연결되어 있고 릴리스 신호(F1, F2)를 이용해서 제어 장치에 의해 제어될 수 있으며, 상기 제어 장치(4)는, 릴리스 신호(F1, F2)가 활성화되지 않거나 다만 정확하게 하나의 릴리스 신호(F1, F2)만 활성화되도록 구성되어 있으며, 상기 신호의 관련 액추에이터(6.1, 6.2)는 실제 운전 상황에서 기능적으로 안전하게 작동될 수 있는, 상기 제어 장치(4)
    를 포함하는, 변속기(10)를 시프팅하기 위한 조립체(1).
  2. 제1항에 있어서, 또한 각각의 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)에는 개별적인 액추에이터 드라이버(3.1, 3.2)가 할당되어 있으며, 상기 액추에이터 드라이버를 통해 상기 파워 시프트 스테이지(2.1, 2.2)가 제어 장치(4)와 연결되어 있는, 변속기(10)를 시프팅하기 위한 조립체(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액추에이터(6.1, 6.2)가 모터로서 설계되어 있는, 변속기(10)를 시프팅하기 위한 조립체(1).
  4. 변속기(10) 및 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 조립체(1)를 포함하는, 자동차.
  5. 제4항에 있어서, 상기 변속기(10)가 클로 클러치 변속기(claw clutch transmission)로서 설계되어 있는, 자동차.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 조립체(1)를 작동시키기 위한 방법으로서,
    할당된 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브가 맞물린 위치에 있는 경우, 모든 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브가 중립 위치에 있는 경우에는, 릴리스 신호(F1, F2)가 켜져 있거나 켜지며, 할당된 기어(S1 내지 S4)의 회전 속도가 사전 설정된 허용 오차 윈도우 내부에서 구동 모터(13, 15, 17)의 엔진 회전 속도와 동기적인 경우에는, 할당된 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브에 대한 릴리스 신호(F1, F2)가 켜지는, 조립체(1)를 작동시키기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 이 방법이 자동차 내에서 실행되는 경우, 자동차가 정지해 있고 파킹 록으로서의 기어(S1 내지 S4)의 맞물림이 요청되는 경우에는, 할당된 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브에 대한 릴리스 신호(F1, F2)도 또한 켜지는, 조립체(1)를 작동시키기 위한 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 기어 변경을 위해서는 방금 맞물린 기어(S1 내지 S4)가 관련 액추에이터(6.1, 6.2)에 의해서 풀리는 한편, 상기 액추에이터(6.1, 6.2)에 할당된 릴리스 신호(F1, F2)는 켜져 있으며, 이 경우에는 기어(S1 내지 S4)가 풀린 후에 그리고 시프트 포크 또는 슬라이딩 슬리브가 중립 위치에 있게 되자마자, 모든 릴리스 신호(F1, F2)가 꺼지며, 이 경우 구동 모터(13, 15, 17)의 회전 속도는 허용 오차 윈도우 내부에서 맞물릴 기어(S1 내지 S4)에 맞추어 동기화되고, 맞물릴 기어(S1 내지 S4)에 할당된 액추에이터(6.1, 6.2)에 대한 릴리스 신호(F1, F2)는 켜지는, 조립체(1)를 작동시키기 위한 방법.
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