KR0180377B1 - 자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 검출 장치 - Google Patents

Abstract

자동차용 자동 변속기에서 엔진의 회전수를 감지함과 아울러 이를 출력 토오크로 환산하여 변속 시의 클러치(RC,FC) 및 브레이크(KB,RLB) 제어 유압을 제어함은 제어 시간이 매우 짧을 뿐만 아니라 출력 토오크 환산 계산상 오차에 의해 정밀한 유압 제어가 불가능하여 변속 충격의 저감 효과가 미미하게 됨을 개선하기 위하여, 자동 변속기의 종 감속 장치인 유성 기어장치(PG)에 입력되는 출력 토오크 변동을 감지할 수 있도록 감지수단을 유성 기어 장치(PG)에 설치하여 구성함으로써 변속 충격을 방지할 수 있게 된다.

Description

자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 검출 장치

제1도는 본 발명에 따른 자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 검출 장치를 도시한 사시도.

제2도는 종감속 장치와 본 고안의 조립 단면도.

제3도는 본 발명의 동작상태를 도시한 부분 확대도.

제4도는 일반적인 자동 변속기를 도시한 개략도.

제5도는 자동 변속기에서 변속시 출력 토오크 상태를 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 링기어 티스 2 : 돌출부

3 : 센싱 컬럼 4 : 스트레인 게이지

5 : 컨넥터 6 : 와이어

7 : 가이드 홈 8 : TCU

본 발명은 자동 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속시의 출력토오크 변동 상태를 직접 검출할 수 있는 자동 변속기의 출력 토오크 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 차체와 새시로 구분되는 바, 상기한 새시는 엔진, 동력 전달 장치, 서스펜션 등이 서로 유기적으로 연결 구성되어 있고, 차체는 상기한 각 장치를 지지함과 아울러 외관을 이루도록 구성되어 있다.

상기한 동력 전달 장치는 엔진에서 발생된 동력을 차속에 적합하도록 변속시킴과 아울러 변속된 동력을 차축에 전달하는 장치로써 수동변속기과 자동 변속기로 구분된다.

여기서, 상기한 자동 변속기는 토오크 컨버터와, 상기한 토오크 컨버터에 연결되어 있는 다단변속 기어 메카니즘을 가지고 있으며, 차량의 주행 상태에 따라 다단 변속 기어 메카니즘의 기어단중 어느 하나의 단을 선택하기 위한 유압 작동 마찰 부재를 포함하고 있다.

상기한 바와 같은 다단 변속 기어 메카니즘 즉, 파워 트레인은 제4도에 도시된 바와 같이 상기한 토오크 컨버터(TC)에 체인(CH)으로 연결되어 있는 입력 샤프트(IS)와, 상기한 입력 샤프트(IS) 일단에 설치된 리어 클러치(RC)와, 상기한 리어 클러치(RC)타단에 형성된 포워드 선 기어(FS)와, 상기한 포워드 선 기어(FS)와 치차 결합되고 유성 캐리어(C)에 고정된 쇼트 피니언(SP)와 상기한 쇼트 피니언(SP)과 치차 결합되고 유성 캐리어(C)에 고정되며 로우 리버스 브레이크(LRB)에 연결된 롱 피니언(LP)과, 상기한 롱 피니언(LP)에 치차 결합되는 리버스 선 기어(RS)와, 상기한 리버스 선 기어(RS)가 일단에 형성되고 타단에 입력축(IS)과 연결되는 프론트 클러치(FC)가 형성된 킥 다운 드럼(KD)로 구성되어 있다.

또한, 상기한 킥 다운 드럼(KD)외주에는 킥 다운 밴드(KB)가 설치되어 있으며 상기한 유성 캐리어(C)에는 엔드 클러치(EC)가 연결되어 있고, 상기한 앤드클러치(EC)에는 종 감속 장치인 유성 기어 장치(PG)가 연결되어 있다.

상기한 유성 기어 장치(PG)는 토오크 컨버터(TG)와 입력축(IS)의 연결시 감속비를 증가시키기 위해 설치되는 바, 이는 링 기어(RGI)가 변속기 케이스(TC)에 고정되어 있고, 상기한 유성 기어 장치(PG)에는 디퍼런셜 어셈블리(DA)가 치차 결합되어 있게 된다.

여기서, 상기한 유성 기어 장치(PG)는 링 기어(RGI)가 고정되어 있기 때문에 일정한 변속비를 갖고 종 감속비를 구현하게 된다.

물론, 상기한 파워 트레인은 도시되지 않은 유압 제어 장치와 TCU(Transmission Control Unit)에 의해 제어되고, 중공상인 입력축(IS)을 관통하여 타이어(미 도시)와 연결되는 구동축(DS)이 설치되어 있다.

상기한 바와 같은 자동 변속기는 엔진 동작과 함께 토오크 컨버터(TC)가 회전하게 되고 자동차의 출발 시 D 레인지 1속으로 변속되는 바, 1속에서는 상기한 유압, 전자 제어 장치에 의해 리어 클러치(RC)가 작동하게 된다.

리어 클러치(RC)가 작동하면 입력축(IS)의 회전 즉, 도면에서 시계방향의 회전이 리어 클러치(RC)를 통해 전달됨과 아울러 리어 클러치(RC)타단에 형성된 포워드 선 기어(FS)를 통해 쇼트, 롱 피니언(SP,LP)에 전달되고 로우 리버스 브레이크(LRB)에 설치된 원 웨이 클러치에 의해 반시계 방향의 회전이 제한됨으로써 롱 피니언(LP)이 링 기어(RG)를 시계방향으로 회전시키게 된다.

링 기어(RG)가 시계 방향으로 회전되면 여기에 연결된 유성 기어 장치(PG)가 회전하게 되는 바, 종 감속 기어의 선 기어(SGI)가 회전되면서 유성 캐리어(C1)가 회전되면서 디퍼런셜 어셈블리(DA)를 회전시키게 된다,

물론, 디퍼런셜 어셈블리(DA)기 동력을 전달받으면서 구동축(DS)를 회전시켜 자동차의 동력을 발생시키게 된다.

상기한 바와 같이 일정한 속도로 자동차가 주행하면서 점차 속도가 증가하게 되면 변속이 이루어지게 되는 바, 이는 전자, 유압 제어 장치가 차속 센서에서 감지된 신호에 의해 킥 다운 브레이크(KB)를 동작시킴으로써 2속이 된다.

물론 상기한 리어 클러치(RC)는 계속 입력축(IS)와 연결된 상태이고 킥 다운 브레이크(KB)가 동작되면서 킥 다운 드럼(KD)를 고정시키게 되며 롱 피니언(LP)이 고정된 상태의 리버스 선 기어(RS) 외주를 공전하게 된다.

리버스 선 기어(RS)의 외주를 롱 피니언(LP)이 회전하게 되면 유성기어의 작용에 의해 증속이 됨으로써 2속으로의 변속이 완료된다.

다시, 3속 변속 시에는 킥 다운 브레이크(KB)가 해제되어 킥 다운 드럼(KD)을 자유 상태로 하고 프론트 클러치(FC)가 동작되어 킥 다운 드럼(KD)이 입력축(IS)과 같이 회전하게 된다.

킥 다운 드럼(KD)이 회전하면 리버스 선 기어(RS)가 회전하게 되고 이와 치차 결합된 롱 피니언(LP)이 회전하게 되는 바, 이때 리어 클러치(RC)에 의해 포워드 선 기어(FS)도 동일 방향으로 회전하게 되기 때문에 유성 기어 전체가 록킹된 상태가 되어 유성 기어 장치가 일체로 회전하게 된다.

즉, 입, 출력 회전수가 동일한 상태가 되어 3속의 출력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기한 다수의 클러치(RC,FC)와 브레이크(KB,RLB)를 제어하기 위한 유압 제어 장치는 벨브 바디(미도시)에 설치되어 TCU에 의해 유압이 제어됨으로써 여기에 연결된 밸브들을 조정하여 변속시키게 된다.

특히 상기한 바와 같은 변속시에는 제5도에 도시된 바와 같이 변속되는 토오크가 변속 시작점(S1)에서 변속 완료점(S2)까지의 구간에서 급격히 파동치기 때문에 변속 시간(XS)동안 급격한 토오크 변동에 의해 변속 충격이 발생하게 되는 바, 이는 일정 속도로 회전하고 있는 입력축(IS)와 변속시 동작되는 클러치(RC,FC) 또는 브레이크(RLB,KB)가 접촉되면서 발생되는 토오크 변동에 의해 발생된다.

물론, 일정 속도에서 입력축(IS)와 접촉되어 있는 클러치(RC,FC)또는 브레이크(RLB,KB)가 이격되면서 발생되는 토오크 변동에 의해서도 변속 충격이 발생된다.

그래서, 종래에는 상기한 변속 충격을 저감시키기 위하여 엔진의 회전수를 센서로 감지하고 이를 일정한 수식에 의해 ECU에서 출력 토오크로 변환시킴과 아울러 변속 시 작동되는 클러치(RC,FC) 및 브레이크(KB,RLB)의 작동 유압을 조절하여 변속 충격을 보상하도록 구성하게 된다.

여기서 상기한 클러치(RC,FC) 및 브레이크(KB,RLB)의 변속 시간은 슬립에 의해 클러치(RC,FC) 및 브레이크(RLB,KB)가 파손되지 않는 시간인 약 0.5~0.6초 이내에서 이루어져야 한다.

그러나, 상기한 바와 같이 엔진의 회전수를 감지함과 아울러 이를 출력 토오크로 환산하여 변속 시의 클러치(RC,FC) 및 브레이크(KB,RLB) 제어 유압을 제어함은 제어 시간이 매우 짧을 뿐만 아니라 출력 토오크 환산 계산상 오차에 의해 정밀한 유압 제어가 불가능하여 변속 충격의 저감 효과가 미미한 문제점이 있다.

또한, 상기한 엔진의 회전수를 감지하기 위해 일정 시간내에서 센서가 감지하는 플라이 휠(미도시)의 티스(Teeth) 가공 상의 오차와 감지 시의 오차로 인하여 실질적으로 변속 충격의 저감 효과가 미미하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동 변속기의 변속 시 급격한 토오크 변동에 의해 발생되는 변속 충격을 효과적으로 저감시킬 수 있는 자동 변속기의 출력 토오크 감지 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 자동 변속기의 종 감속 장치인 유성 기어 장치에 입력되는 출력 토오크 변동을 감지할 수 있도록 감지수단을 유성 기어 장치에 설치하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

제1도와 제2도의 본 발명에 따른 자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 감지 장치를 도시한 사시도와 조립 단면도로서, 자동 변속기의 종 감속 장치인 유성 기어 장치(PG)에 입력되는 출력 토오크 변동을 감지할 수 있도록 감지 수단이 유성 기어 장치(PG)에 설치되어 있다.

상기한 감지 수단은 유성 기어 장치(PG)의 링 기어(RG1)와 트랜스미션 케이스(TC)가 결합된 스플라인에서 스플라인이 정확하게 결합되지 않도록 작게 형성된 링 기어(RG1)의 스플라인 티스(1)와, 상기한 티스(1)와 트랜스미션 케이스(TC)의 스플라인 타스(ST)사이에 삽입되는 돌출부(2)가 다수 형성된 센싱 컬럼(3)과 상기한 센싱 컬럼(3)의 돌출부(2)에 설치된 다수의 스트레인 게이지(4)로 구성되어 있다.

또한, 상기한 스트레인 게이지(4)는 센싱 컬럼(3)에 일체로 형성된 컨넥터(5)에 각각 연결되어 있고 스트레인 게이지(4)와 컨넥터(5)를 연결한 와이어(6)는 센싱 컬럼(3)에 형성된 가이드 홈(7)에 삽입되어 있으며 상기한 컨넥터(5)에는 TCU(8)에 연결되어 있게 된다.

즉, 상기한 바와 같은 센싱 컬럼(3)의 돌출부(2)는 스플라인으로 결합되는 링 기어(RG1)와 트랜스미션 케이스(TC)의 사이에 위치되어 유성 기어 장치(PG)를 통해 전달되는 출력 토오크가 스플라인 사이에 위치된 센싱 컬럼(3)을 압박하도록 하는 것이다.

물론, 상기한 스트레인 게이지(4)는 서로 대칭되도록 설치되어 측정에 보다 정밀함을 유지할 수 있게 되고, 센싱 컬럼(3)의 재질은 출력 토오크에 의해 파괴되지 않을 정도의 강성을 갖게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용효과를 설명하면 엔진이 회전됨과 동시에 제4도에 도시된 토오크 컨버터(TC)를 통해 일정한 토오크가 입력축(IS)에 입력되고 이는 D 레인지 1속 시 리어 클러치(RC)를 통해 포워드 선 기어(FS)에 전달된다.

포워드 선 기어(FS)에 전달된 토오크는 이와 치차 결합된 쇼트, 롱 피니언(SP,LP)에 전달되고 다시 원 웨이 클러치에 의해 고정된 상태인 유성 캐리어(C)의 반력에 의해 링 기어(RG)로 전달됨과 아울러 이와 연결된 상태인 선 기어(SG1)에 전달된다.

선 기어에 전달된 출력 토오크는 링 기어(RG1)가 고정되어 있기 때문에 유성 캐리어(C1)를 통해 일정한 감속비로 디퍼런셜 어셈블리(DA)로 전달되는 바 스플라인으로 고정된 링 기어(RG1)에 출력 토오크에 따른 반력이 발생된다.

즉, 제3도에 도시된 바와 같이, 선 기어(SG1)가 Ti의 출력 토오크로 회전하게 되면 이와 유성 기어를 개재한 상태로 치차 결합된 링 기어(RG1)가 Tr의 출력 토오크로 회전하려고 한다.

이는 고정된 트랜스미션 케이스(TC)에 의해 차단되고, 여기에서 링기어(RG1)의 스플라인 티스(1)가 센싱 컬럼(3)을 압박하게 되어 스트레인 게이즈(4)에 인가되는 힘F가 발생하게 되는 것이다.

상기한 힘 F는 스플라인의 사이에 위치된 센싱 컬럼(3)의 돌출부(2)에 설치된 스트레인 게이지(4)에 전달되어 있는 상태가 된다.

여기서, 차속이 증가함에 따라 D레인지 2속으로 변속될 때 리어 클러치(RC)가 동작되어 있는 상태에서 킥 다운 브레이크(KB)가 작동하여 킥 다운 드럼(KD)을 고정시켜 리버스 선 기어(RS)를 고정시키게 된다.

리버스 선 기어(RS)가 고정되면 포워드 선 기어(FS)로 전달된 토어크가 쇼트, 롱 피니언(SP,LP)에 전달됨과 아울러 리버스 선 기어(RS)의 외주로 쇼트, 롱 피니언(SP,LP)이 공전하여 토오크를 변화시킴으로써 유성 기어 장치(PG)의 유성 캐리어(C1)의 회전 속도가 증속되는 것이다.

이때 1속2속 증속되는 순간에 유성 기어 장치(PG)에 입력되는 출력 토오크가 제5도에 도시된 그래프와 같이 불규칙하게 발생되는 바, 상기한 출력 토오크는 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된 상태인 링 기어(RG1)에 직접 전달된다.

링 기어(RG1)에 전달된 출력 토오크는 트랜스미션 케이스(TC)와 링 기어(RG1)의 스플라인 티스(1,ST)사이에 위치된 돌출부(2)를 압박하게 됨과 아울러 이를 탄성 변형시키게 된다.

돌출부(2)가 탄성변형하게 되면 돌출부(2)에 설치된 스트레인 게이지(4)가 돌출부(2)가 탄성 변형하는 데 따른 응력을 전달받아 압축되어 자체의 저항이 변화하게 된다.

이는 컨넥터(5)를 통해 TCU(8)에 전달되고 TCU(9)는 밸브 바디(미도시)의 밸브들을 출력 토오크에 따라 제어함으로써 출력 토오크가 일정한 비율로 감소되도록 한다.

즉, 상기한 신호에 따라 TCU(8)는 밸브 바디의 밸브들을 조절하여 약 0.5~0.6초 이내에 킥 다운 브레이크(KB)를 동작시키는 유압을 토오크의 변동파형을 보상할 수 있도록 조절하게 된다.

즉, 변속시에 발생되는 토오크의 변동을 리얼 타임 피드백(Real-Time Feedback)시켜 유압을제어함으로써 종래와 같이 엔진 회전수를 변환시키는데 따른 오차 발생이 방지되어 정밀한 제어가 가능하게 된다.

상기한 바와 같이 1속2속 변속시에는 킥 다운 브레이크(KB)의 접촉 충격만을 상쇄시키게 되지만 2속3속 변속시에는 킥 다운 브레이크(KB)가 해제되고 프론트 클러치(FC)와 엔드 클러치(EC)가 접촉되는 바, 킥 다운 브레이크(KB)의 해제 시 충격도 보상 가능하게 된다.

이상과 같이 본 고안은 토오크 감지 수단으로 출력 토오크를 직접 검출하여 변속 시의 유압을 제어함으로써 변속 충격을 저감시켜 승차감을 향상시킬 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 자동 변속기의 종 감속 장치인 유성 기어 장치(PG)에 입력되는 출력 토오크 변동을 리얼 타임으로 감지할 수 있도록 감지 수단을 유성 기어장치(PG)에 설치하여 구성함을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 감지 장치.
2. 제1항에 있어서, 감지 수단은 유성 기어 장치(PG)의 링 기어(RG1)와 트랜스미션 케이스(TC)가 결합된 스플라인에서 스플라인이 정확하게 결합되지 않도록 작게 형성된 링 기어(RG1)의 스플라인 티스(1)와, 상기한 티스(1)와 트랜스미션 케이스(TC)의 스플라인 타스(ST)사이에 삽입되는 돌출부(2)가 다수 형성된 센싱 컬럼(3)과 상기한 센싱 컬럼(3)의 돌출부(2)에 설치된 다수의 스트레인 게이지(4)와 상기한 스트레인 게이지(4)가 와이어(6)로 연결됨과 아울러 센싱 컬럼(3)에 일체로 형성된 컨넥터(5)와 상기한 컨넥터(5)에 연결되어 있는 TCU(8)로 구성함을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 감지 장치.
3. 제2항에 있어서, 스트레인 게이지(4)를 연결한 와이어(6)를 보호하기 위하여 센싱 컬럼(3)에 가이드 홈(7)을 형성하여 구성함을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 감지 장치.
4. 제2항에 있어서, 스트레인 게이지(4)는 측정의 정확성을 향상시키기 위하여 대칭되도록 다수 설치하여 구성함을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 출력 토오크 감지 장치.