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S1000RR 퀵시프트가 간혹, 전혀 작동을 안하는 경우가 있어서 인터넷 검색을 통해 관련정보를 찾아보고 문제를 해결하였다. 이러한, 과정에서 습득한 정보를 정리하였다. 퀵시프트의 동작 원리, 간헐적 작동 불능상태(및 해결과정), 퀵시프트를 초기상태로 셋업하는 방법 등에 대하여 적어 본다.

퀵시프트의 전기적/기계적 작동원리

퀵시프트(Quickshifter)는 라이더가 클러치나 스로틀 조작 없이 기어를 업(Up)이나 다운(Down) 할 수 있게 해주는 기술이다. 레이싱 바이크에서 일반적으로 사용되며, 빠른 변속과 더 매끄러운 주행을 가능하게 한다.

퀵시프트 작동 원리

1. 센서 감지: 퀵시프트 시스템은 기어 변속 레버에 장착된 센서를 통해 작동합니다. 라이더가 변속 레버를 조작하면, 센서는 변속 의도를 감지
2. ECU 신호 전달: 센서가 변속 의도를 감지하면, 전자제어유닛(ECU)으로 신호
3. 연료 및 점화 제어: ECU는 순간적으로 연료 분사를 차단하거나 점화를 늦추어(혹은 둘 다) 엔진 출력을 감소. 이로 인해 변속 시 기어박스의 부하가 줄어들어 기어가 쉽게 변경됨.
4. 기어 변속 완료: 변속이 완료되면 ECU는 정상적인 연료 분사와 점화 시기를 복원하여 엔진 출력을 정상 상태로 되돌림.

상하 변속(Up and Down Shifting)

• 업시프트(Up-shift): 라이더가 기어를 올릴 때, 퀵시프트 시스템은 변속 의도를 감지한 후 순간적으로 연료 분사를 차단하여 변속을 부드럽게 한다.
• 다운시프트(Down-shift): 라이더가 기어를 내릴 때, 일부 고급 퀵시프트 시스템은 블리퍼(Blipper) 기능을 사용하여 순간적으로 스로틀을 개방하여 변속을 부드럽게 합니다. 이는 클러치 없이도 엔진 회전수를 맞출 수 있게 해준다.

장점

• 빠른 변속: 퀵시프트 시스템은 변속 시간을 단축하여 더 빠른 가속을 가능하게 함.
• 주행 안정성: 변속 시 충격을 최소화하여 주행의 안정성을 높여줌
• 라이더 편의성: 클러치 조작 없이 기어를 변속할 수 있어 라이더의 피로를 줄이고 주행에 더 집중할 수 있게 함

퀵시프트 시스템의 기계적인 부분은 일반적인 기어박스와 동일하다. 차이점은 기계적 변속에 전자적 보조 시스템이 추가된 것이다. 퀵시프트 시스템은 기어 변속 과정에서 엔진 출력을 순간적으로 감소시키기 위해 전기적 신호를 사용한다. 이 전기적 신호가 변속을 더 빠르고 매끄럽게 만들어주는 역할을 한다. 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

기계적 장치

• 기어박스: 일반적인 기어박스와 동일하게 작동합니다. 변속 레버를 통해 기어를 변속
• 변속 레버와 포크: 기계적으로 기어를 변경

추가적인 전자 장치

• 퀵시프트 센서: 변속 레버에 장착되어 있습니다. 이 센서는 라이더가 변속 레버를 조작할 때의 움직임을 감지
• ECU(전자 제어 유닛): 센서로부터 신호를 받아 변속 의도를 감지. 연료 분사 및 점화 타이밍을 조절하여 엔진 출력을 순간적으로 줄인다.
• 연료 분사 및 점화 제어 시스템: ECU의 명령을 받아 연료 분사와 점화를 제어한다.

작동 과정 요약

1. 변속 레버 조작 감지: 라이더가 변속 레버를 조작하면, 퀵시프트 센서가 이 움직임을 감지
2. 신호 전달: 센서가 감지한 신호를 ECU로 전달
3. 출력 감소: ECU는 순간적으로 연료 분사와 점화를 조절하여 엔진 출력을 감소
4. 기어 변속: 엔진 출력이 감소된 상태에서 기어가 쉽게 변경됨
5. 출력 복원: 변속이 완료되면 ECU는 다시 정상적인 연료 분사와 점화 시기로 돌아간다.

이러한 과정 덕분에 라이더는 클러치 조작 없이 기어를 변속할 수 있으며, 변속 시간이 단축되고 주행이 더 부드럽게 된다. 퀵시프트 시스템의 기계적 부분은 일반 기어박스와 동일하지만, 전자적 보조 장치가 추가되어 변속을 최적화한 것이다.

퀵시프트 간헐적 작동 불능 상태

1단에서 경쾌하게 출발하여 가속하고 2단을 넣는 순간 빵하는 소리와 함께 변속되는 퀵시프트의 맛은 일품이다. 퀵시프트가 장착된 알차나 투어링 바이크의 가장 큰 메리트이다. 

그런데, 간혹 2단을 넣는데 누가 발을 막는 듯 전혀 올라가지 않는다. 바이커는 당황스럽다. 큰 고장인가 싶어 세워 놓고 이리저리 살펴보아도 육안으로는 알 수 있는 것이 없다. 스탠드에 올려놓고 퀵시프트 변속을 하면 잘된다. (이건 퀵시프트가 작동하기보다는 부하 없이 변속하는 것으로 기어가 빠지면서 되는 것이다.)

퀵 시프트는 변속 레버에 발을 올리는 순간 기계적인 변속에 앞서 센서가 신호를 감지하여 ECU가 순간적으로 엔진의 동력을 끊도록 하는 장치이다.

구조를 살펴보면 퀵 시프트 시스템에 추가적인 기계적인 장치는 없다. 변속레버에 센서만 장착이 되어 있다. 센서가 기어레버를 조작하는 움직임을 감지하여 기어가 들어가기 적합하도록 하는 원리이다. 다시말해, 퀵 시프트 시스템은 변속 시 연료분사를 중단하여 엔진이 힘을 빼고 잠시 대기하는 상태가 되게 하여 클러치를 작동하지 않고도 기어를 변속하게 하는 장치이다. 기어가 변속되면 순간 다시 엔진을 즉각적으로 회전하게 하여 가속의 흐름을 최대한 원활하게 해 준다. 

따라서, 퀵시프트가 문제가 있다는 것은 센서 작동의 문제이거나, ECU가 엔진 동력을 조작하는 타이밍 등 기능에 문제이다. 후자의 경우 자가정비하기 어려울 수도 있다. GS911과 같은 비엠에 특화된 진단 및 설정 장비로 퀵 시프트 시스템의 전압 레벨들을 다시 셋업해야 할 수도 있다.

전자의 경우는 자가정비가 가능하다. 이러한 부분에 중점을 두어 퀵시프트 문제점의 원인을 찾아보았던 과정을 적어본다. 

1. 클러치 유격의 문제

국내 인터넷 카페와 해외포럼의 유저 리포트 중에 가장 빈번하고 쉽게 일어나는 퀵 시프트 작동 불량의 문제가 클러치 레버의 유격이 클 때이다. 메뉴얼에는 클러치 유격은 클러치를 당겨도 힘이 들어가지 않는 간격을 1mm로 조정하라고 되어 있다. 그런데 유격이 이보다 클 경우 고속에서 바람의 저항으로 클러치가 살짝 잡히는 효과가 생긴다. 그러면 클러치의 퀵시프트 마이크로 스위치가 눌러져 off 상태로 된다. 이러한 경우가 원인이라면 클러치 레버 위쪽 케이블에 달려 있는 다이얼을 계기반 쪽으로 팽팽하게 되도록 반시계 방향으로 돌리면 된다. 

클러치 케이블이 느슨한 경우와 더불어, 클러치 레버에 손가락을 올려놓는 습관이 있는 경우, 이 스위치가 퀵 시프트 기능에 영향을 줄 수 있다. 특히, 일부 모델에서는 레버 아래에 있는 고정 클립이 쉽게 회전되어 퀵 시프트를 비활성화할 수 있으므로 주의가 필요하다. 

퀵시프트 클러치 레버 센서 수리 관련 동영상

2. 퀵시프트 마이크로 스위치 레버가 휜 경우

클러치 마이크로 스위치의 레버가 휘어서 스위치의 작동이 안되는 경우도 빈번하다. 아래 사진과 같이 2016년형 이후의 경우 아래쪽 마이크로 스위치가 퀵시프트의 on/off를 작동한다. 

롱로즈 니퍼로 납짝하게 펴는 것으로 긴급한 처방을 할 수는 있다. 처음 한 두 번은 잘 될 수도 있다. 그러나, 간헐적으로 작동이 안 되는 문제가 다시 발생할 수도 있다. 

3. 클러치 마이크로 스위치 아노다이징(산화피막) 형성

클러치 레버를 분리하고 마이크로 스위치를 빼서 보면 마이크로 스위치 안에 접점이 오래되어 산화피막이 쌓인 것이 육안으로 보이는 경우가 있다.   산화피막으로 인해 스위치의 접촉이 안 되는 경우이니 잘 긁어 내면 된다고 한다. 그런데 2016년식 이후 또는  마이크로 스위치가 두 개로 이루어진 클러치 센서는 분해해 보면 독일 CHERRY사의 마이크로 스위치 두 개가 아예 고정되어 융착 되어 있어서 개별 스위치를 열어볼 수 없게 되어 있었다. 노후되어 이러한 접촉불량이 의심된다면 2016년형 부터는 마이크로 스위치를 아예 교체하는 것이 좋다. 

퀵시프터 마이크로 스위치 모듈을 교체

그전에 일단 다른 문제는 없는지 살펴보기 위해 회로구성도를 찾아보았다. 스천알알 클러치 마이크로 스위치의 회로도는 구글링을 조금 하니 바로 나온다.

그린과 블루라인(중앙 선)이 센터이고 블랙/그린/노랑띠 선(오른쪽 선)이 퀵시프트 온오프 선이다. 클러치를 놓으면 스위치가 눌러져서 퀵 시프트 시스템이 on상태로 된다. 나머지 왼쪽 첫번째 선은 클러치 잡고 기어 들어간 상태에서 시동이 걸리도록하는 스위치선이다. 스위치 작동은 반대로 되어 클러치 놓으면 스위치가 눌러져 off 상태이고 70퍼센트 이상 잡아야 on가 된다.  (사진 오른 편의 덕지덕지 붙은 하얀색은 케이블의 피복이 벗겨진 부분에 록타이트의 킨츠글루를 발라서 굳힌 부분이다.)

테스터기를 연결하고 스위치를 눌러보며 온오프 되는지 시험해 보았다. '클러치 스위치'와 기어 온 상태에서 클러치 잡고 '시동걸게 해주는 스위치' 모두 정상 작동한다. 스위치 자체에는 문제가 없는 것으로 보인다. 미궁에 빠진 느낌이다. 그래도, 레버가 구부러져서 편 이상 알리에서 구입한 새 마이크로 스위치로 교체해보기로 했다. 

알리에서 동일한 스위치를 구매했다. 순정품으로 구매하는 것 보다 반 이상 저렴하다. 순정품 마이크로 스위치도 별도의 전자 회로가 들어 있는 것도 아니고 단순한 기성품 마이크로 스위치 두 개로 구성되어 있다.

알리익스프레스 마이크로 스위치

알리발이라고 해도 스위치는 동일한 제품일 테니 문제는 없을 것이다. (위 사진처럼 정품 마이크로 스위치에 Cherry로고가 있다.  Cherry GmbH는 1953년에 설립된 독일 회사로 마우스나 키보드에 들어가는 등의 고성능 스위치류를 생산한다. 마이크로 스위치는 비교적 단순한 형태의 스위치로 중국에서 생산되고 단가가 1달러 이하로 저렴한 편이라 굳이 짝퉁제품이라기보다 중국 내 유통되는 제품일 가능성이 크다. 따라서, 알리에서 파는 제품도 거의 동일한 제품으로 추정된다. 정품이나 유사품이나 1달러 이하 짜리 두 개의 스위치를 커넥터에 융착한 제품으로 공장가는 5달러도 안 할 것이다.)

알리발 클러치 마이크로 스위치 구매처

알리발도 테스터기로 시험해 보니 전기적인 스위치 성능은 완벽하게 동일하다. 클러치에 마이크로 스위치를 알리발로 바꾸어 달았다. 시험 주행해 보니 문제가 없다. 이단으로 올릴 때 빵하고 터지는 듯한 소리가 시원하게 나고 변속된다.

그런데, 도로가 평탄하지 않은 콘크리트 도로를 지나자 다시 퀵시프트가 되지 않는다. 아...어떤 깨달음이 왔다. 접촉불량! 어딘가 접촉불량이 있음이 틀림없다. 오토바이는 5년 정도 지나면 피복이 꺾인 부분이 진동으로 벗겨진다. 전선이 연성이 덜할수록 더 그렇다. BMW 바이크도 접촉불량이 잦다는 말을 정비사인 지인으로부터 들었다. 접촉불량 부분을 찾지 못하면 카울 벗겨서 배선을 걷어내고 다시 작업해야 한다. 힘든 작업이다. 접촉불량이 확실하다면 일단 퀵시프트 커넥터에 구리선을 꼽아 선을 빼서 스위치를 달아서 시험해 보면 된다. 이런 가정이 맞다면 스위치를 강제로 On 시키면 절대로 퀵시프트가 작동 안 할 일이 없을 것이다. 

퀵 시프트 마이크로 스위치에서 배선을 빼서 on시켜 시험해 보니, 퀵 시프트가 안 되는 경우가 없다. 글쓴이의 스천알알은 마이크로 스위치 레버가 휘어진 것과 접촉불량의 문제가 동시에 있었던 것이다. 접촉불량은 퀵시프트 커넥터에서 발생하는 것 같다. 퀵시프트 ECU 값 리셋하는 방법(아래기술)까지 찾아 보고 있었으나 어쨌든, 퀵시프트 문제는 접촉불량을 찾아내어 해결되었다.

퀵 시프트 작동 불량 및 시스템 리셋

퀵 시프트 시스템을 재설정 하여야 하는 경우도 있다. 재설정 절차는 각 기어에서 10초씩 클러치를 사용하여 변속한 후, 전원을 껐다가 다시 켜는 방식이다. 이 절차를 통해 퀵 시프트 기능이 정상적으로 복구될 수 있다. GS911과 같은 전용툴이 필요하다. 

Reset Adaptation on 15~16 BMWS1000RR, GS-911

GS911 Process 2015 to 2020 adaptations

GS-911 WiFi를 통한 적응값 초기화 절차:

1. GS-911 소프트웨어 실행: 홈페이지에서 '시리즈(Series)'를 선택하고, 자신의 바이크 모델을 선택, S1000RR의 경우 세대별로 구분되어 있으므로 주의가 필요
2. 서비스 메뉴 접근: 선택한 모델의 ECU 메뉴에서 '서비스(Service)'를 선택S1000RR Forum
3. 적응값 초기화 선택: 서비스 메뉴에서 '적응값 초기화(Clear Adaptations)'를 선택합니다. 이때, 초기화할 항목을 개별적으로 선택할 수 있습니다.
4. 지시사항 수행: 화면에 나타나는 지시에 따라 키 사이클링 등 필요한 절차를 수행합니다.
5. 엔진 재설정: 초기화 후, 엔진을 재설정시키기 위해 바이크를 시동한 상태에서 스로틀을 건드리지 않고 팬이 작동하고 멈출 때까지 아이들링 상태를 유지

주의사항  GS-911을 사용하여 작업할 때는 배터리를 충전기에 연결하는 것이 좋다.