KR100189712B1 - Sae j1992 형 기관제어기를 이용한 구동토오크 제한 제어기 - Google Patents

Sae j1992 형 기관제어기를 이용한 구동토오크 제한 제어기 Download PDF

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레슬리 제이 카스퍼, 샤죠벡 프랑크 엠
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Abstract

본 발명은 구동선 토오크를 소정의 최대값 (max_OS_torq)까지 제한하는 자동기계 변속기 시스템(12)의 제어시스템/방법에 관한 것이다. 구동선 토오크는 기관(16)의 연료공급을 제어하여 기관속도(ES)를 입력축 속도(IS), 최대출력축토오크(max_OS_torq), 연결된 변속기어 기계비율(gear_ratio) 및 토오크컨버어터(20) 상수(토오크비, K 인자)의 함수로 결정되는 최대값 (ES_max)까지 제한한다.

Description

SAE J1922 형 기관제어기를 이용한 구동토오크 제한제어기
제 1도는 본 발명의 토오크 컨버어터와 토오크컨버어터 분리 및 바이패스 구조의 개략도.
제 2도는 본 발명의 자동 기계 변속기 시스템의 개요도.
제 3도는 본 발명의 자동 기계 변속기 시스템의 부분을 도시한 도면.
제 4도는 제 2도의 변속기의 일반적인 시프트 순서의 그래프.
제 5도는 제 3도의 변속기의 시프트형태의 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 자동기계 변속기 시스템 72 : 입력축
22 : 출력축 32 : 드로틀 제어장치
34 : 연료제어장치
본 출원은 상호 계류중인 미합중국 특허출원에 관한 것이다.
즉, 레인지 시프팅 고장 허용도 방법/시스템의 제목의 일련번호 698,745와 드로틀제어 고장검출 및 허용도 방법/시스템의 제목의 일련번호 697,813과 이빨버트/버즈제어방법/시스템의 제목의 일련번호 697,384와 부드러운 업시프팅 제어방법/시스템의 제목의 일련번호 698,752와 복합 동력 다운서프트방법/시스템의 제목의 일련번호 698,751과 토오크 컨버어터 경사비 스팁파워 다운시프트 제어방법의 제목의 일련번호 697,814에 관한 것으로 이턴사의 양수인에게 양도되고 1991년 5월 9일에 제출되었다.
본 발명은 자동 기계 변속기시스템, 바람직하기로는 연료제어기관과 바람직한 기관 회전속도를 성취하기 위해 소정의 방식대로 기관에 연료를 공급하는 SAE J1922와 같은 드로틀 오버라이트장치와 토오크 컨버어터 바람직하기로는 정지/분리클러치 어셈블리와 기계변속기를 포함하는 유형의 작동을 제어하는 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
특히 본 발명은 위에서 설명한 자동기계 변속기 시스템의 제어시스템/방법에 관한 것으로 특히 매우 낮은 속도기어비에서 구동선 토오크를 제한하기 위해 토오크 컨버어터 경사가 기관소도를 제어하므로서 제어된다.
복합레인지, 분할기 또는 결합된 레인지 및 분활기형태의 기계 변속기 시스템은 선행기술에 공지되어 있고, 미합중국 특허번호 4,788,899 ; 4,754,665 및 4,735,109에 개재되어 있고 이를 참고로 여기에 포함했다.
감지된 입력 및 소정의 논리법칙에 따라 전기적으로 제어되는 즉, 자동적으로 시프팅을 제어하는 기계변속기 및 제어기 및 액츄레이터를 포함하는 자동기계 변속기 시스템은 미합중국 특허번호 4,648,290 : 4,595,986 : 4,527,447 ; 4,711,141 ; 4,642,771 ; 4,792,901 ; 4,361,060 ; 4,140,031 및 4,081,065 에 개재되어 있고 이를 참고로 여기에 포함했다.
또한 이러한 시스템은 자동기계변속기 제어의 제목은 SAE 논문 번호 831776에 개재되어 있다 (AUTOMATED MECHANICAL TRANSMISSION CONTROLS).
자동변속기에 대한 고정허용도 논리루우틴은 미합중국 특허번호 4,922,425 ; 4,849,891 및 4,891,279 에 개재되어 있고 이를 참고로 여기에 포함했다. 구동기관과 기계변속기어 변속기 사이에 위치하여 구동하는 토오크 컨버어터 및 /또는 토오크 컨버어터 바이패스 또는 록업장치를 포함하는 자동변속기 시스템은 미합중국 특허 3,593,596 ; 4,261,216 ; 4,271,724 ; 4,351,205 및 4,375,171 에 개재되어 있고 이를 여기에 참고로 포함했다.
기관속도에 무관하고 입력축을 제동 및 가속시키고 기관속도를 조종하지 않고 변속 죠우클러치 부재를 동기화시키는 장치, 즉 동력 동기화장치를 이용한 자동기계변속기 시스템은 선행기술에 공지되어 있고 이는 미합중국 특허번호 3,478,851 ; 4,023,443 ; 4,140,031 및 4,614,126에 개재되어 있고 이를 여기에 참고로 포함했다.
동력동기화기와 구동기관과 변속기 입력축에서 구동할 수 있게 위치한 토오크 컨버어터와 컨버어터 정지/분리 클러치 어셈블리를 포함하는 자동기계 변속기 시스템은 미합중국 특허번호 4,784,019 및 4,860,861 과 제목 컨버어터에 향상 전기 제어자동 변속기 (THE EATON CEEMAT (CONVERTER ENHANCED ELECTRONICALLY MANAGED AUTOMATIC TRANSMISSION))의 제목의 SAE 논문번호 881830에 개재되어 있고 이를 여기에 참고로 포함했다.
이러한 변속 시스템은 수동용으로 의도된 변속기의 구조와 동일한 또는 실질적으로 동일한 구조의 기계변속 기어변속기를 이용하고 차량이 스타트업 (start up) 할 때 토오크컨버어터의 장점과 차량이 빠른 속도로 수행할 때 또는 높은 기어비로 주행한때 기관과 변속기 사이에서 미끄럼짐 연결이 일어나지 않는 장점과 변속 활동 죠우클러치를 급속히 동기화 시킨다는 장점이 있는 자동기계 변속시스템을 제공한다.
이와 같은 것을 토대로 한 실제적으로 이를 토대로한 자동기계변속기를 제공하므로서 수동 변속 시스템에 활용된 기계변속기에 변속기가 제조와 발명과 유지비가 저렴하게 된다.
필요하다면, 솔레노이드 등에 의해 제어되는 자동제어에 알맞는 시프팅 메카니즘을 설치할 수 있다.
이러한 시프팅 메카니즘은 위에서 언급한 미합중국 특허번호 4,361,060 ; 4,899,607 과 미합중국 특허번호 4,873,881 ; 4,443,393에 개재되어 있고 이를 참고로 여기에 포함했다.
위에서 설명한 미합중국 특허번호 4,614,126 ; 3,478,851 또는 4,023,443 에 개재된 동력 동기화기 메카니즘이 변속기양 죠우클러치를 동기화 하기 위해 마련 되어 있다.
토오크컨버어터는 구동기관과 변속기 사이에서 구동할 수 있게 위치되어 있다. 토오크컨버어터 및 록업 및 분리클러치구조는 토오크컨버어터 부재를 또는 터어빈을 변속기 입력축에 결합시키고 토오크 컨버어터 입력 또는 임펠러(예컨대 기관출력)을 각각 변속기 입력축에 결합시키는 각각 독자적으로 작동하는 제 1 및 제 2클러치 바람직하기로는 마찰클러치를 포함한다. 제 1연결 장치가 맞물리고 제 2연결장치가 분리될때만 토오크컨버어터가 기관과 변속기 사이에서 상호 연결된다.
제 2클러치가 맞물릴 때 토오크컨버어터가 록업된다. 즉 터어빈이 기관에 의해 직접 구동된다.
제 2클러치가 제 1클러치와 동시에 맞물릴 때 변속기가 기관에서 직접 구동된다.
제 2연결장치의 상태에 관계없이 제 1연결장치가 분리될 때 변속기입력축은 기관토오크와 분리되고 죠우클러치를 쉽게 분리할 수 있고 입력축상에 관성이 작기 때문에 동기화 메카니즘을 재빨리 작동시키고 선택기어를 정지 및 구동상태에서 차량과 미리 맞물리게 하는 제 2연결장치의 관성과 분리된다.
기관에 공급된 연료는 드로틀페달을 설정하는 오퍼레이터와 관계없이 바람직한 기관속도를 제공하기 위해 조종되는 전자 및 다른 엔진 연료 제어시스템은 선행 기술에 공지되어 있다.
이러한 시스템은 미합중국 특허 번호 4,081,065 ; 4,361,060 ; 4,792,901 과 SAE J1922 전자엔진제어규격과 관련 규격 SAE J1708, J1587, J1843에 개재되어 있고 이를 참고로 여기에 포함한다.
토오크 컨버어터 경사를 감지하고 온-오프형 드로틀 디프제어를 사용하여 구동선을 제어하려는 시도는 선행기술에 공지되어 있다.
이 장치는 제어가 부정확하고 차량 운전자를 급격히 이동시키기 때문에 바람직하지 않다. 매우 높은 토오크비 토오크 컨버어터를 갖는 위에서 설명한 유형이 자동변속기 시스템에 있어서 잠재적으로 과도한 높은 수동선 토오크를 제한하여 시스템이 변속기 출력축에서 발생하게 한다.
본 발명에 따라서, 선행기술의 결점은 위에서 설명한 유형의 자동기계변속기 시스템에 구동선 (즉 변속기 출력축 토오크)에 가해진 토오크를 전에 설정된 최대값까지 제한하는 제어시스템/방법을 제공하므로서 극복 또는 최소화 된다.
이러한 제어는 기계기어비가 높고 토오크컨버어터가 비록업 또는 비바이어스상태에서 작동하는 저속도기어비에 특히 유용하다.
상기는 자동제어에 알맞는 시프팅 메카니즘과 위에서 언급한 미합중국 특허번호 4,614,126 에 개재된 동력 동기화 메카니즘과 구동기관과 변속기 사이에 위치하여 구동하는 토오크 컨버어터와 기관 연료 제어시스템과 위에서 언급한 미합중국 특허번호 4,784,019 및 4,860,861 개재된 토오크컨버어터 정지 및 분리클러치 구조가 설치된 기계 변속기어 변속기를 토대로 한 자동 기계 변속기 시스템에 기어비와 토오크 컨버어터 경사 및 토오크 컨버어터 토오크비의 함수로 기관속도를 제한하므로서 출력축 토오크를 소정의 최대값까지 제한하므로서 성취된다.
바람직하기로는 기관속도는 SAE J1922 전자기관 제어와 같은 기관에 연료공급을 제어하므로서 제어된다.
따라서 본 발명의 목적은 동력동기화기와 기관과 기계변속기 사이에 위치하여 구동하는 토오크 컨버어터와 향상된 토오크컨버어터 정지 및 분리클러치 구조를 활용한 새롭고 향상된 자동기계 변속기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 위에서 설명한 유형의 자동변속기 시스템이 제어논리에 관한 것으로 기관속도는 출력축(구동선) 토오크를 소정의 최대값까지 제한하므로서 제어된다.
본 발명의 목적 및 장점은 수반한 도면과 관련해서 설명하므로서 분명해질 것이다.
규정된 용어는 편리하게 참고로만 사용했을뿐 제한하려는 것은 아니다. 윗쪽으로, 아래쪽으로, 오른쪽으로 및 왼쪽으로 라는 용어는 도면에서 방향을 표시하고 안쪽으로, 바깥쪽으로 라는 용어는 장치의 기하중심쪽으로의 한방향 및 멀어지는 방향을 표시하고 이의 부분을 표시한다. 위의 용어는 위에서 언급한 특별한 용어에 적용할 수 있고 용어의 파생 및 유사한 의미로도 적용할 수 있다.
토오크 컨버어터 정지 및 분리 클러치 어셈블리 (10) 와 본 발명이 이를 이용한 자동기계변속시스템 (12) 이 제 1도 및 제 2도 및 제 3도에 대략적으로 예시되었다.
자동기계 변속기 시스템 이라는 용어는 최소한 드로틀 밸브로 제어되는 열기관 (16)과 기관과 변속기 사이에 위치한 마스터 마찰클러치 및 /또는 유체결합장치 (10/20) 와 같은 비확동 연결장치와 이들을 자동적으로 제어하는 제어유닛 (50)을 포함하는 시스템을 의미한다.
물론 이러한 시스템은 입력신호를 감지하고/또는 제어유닛으로 부터 공통 출력 신호를 수신하는 센서 및/또는 액츄레이터를 포함한다.
본 발명은 토오크컨버어 정지/분리클러치가 없이 토오크 컨버어터를 가진 변속기 시스템에도 이용된다.
본 발명의 자동기계 변속시스템(12)은 중형트럭과 같은 자상차량위에 이용할 수 있게 되어 있지만 이러한 이용에만 제한되지는 않는다. 예시된 자동기계 변속 시스템(12)은 유체 연결장치 또는 토오크 컨버어터어셈블리(20)를 통해 원동기드로틀장치로 제어되는 기관(16) (예컨대 디젤기관)에 의해 구동되는 자동 다중 속도 기계변속 기어 변속기(14)를 포함한다. 자동변속기(14)의 출력은 차동구동액슬과 이송케이스 또는 선행기술에 공지된 것과 같은 적당한 차량부품에대한 연결을 구동시키는데 알맞는 출력축 (22)이다. 아래에 자세히 설명한 것처럼, 토오크컨버어터 정지 및 분리클러치 어셈블리(10)는 두 개가 각각 독립적으로 연결된 클러치, 바람직하기로는 마찰클러치와 토오크컨버어터 분리클러치(24)와 토오크컨버어터정지 또는 바이패스 클러치(26)를 포함한다.
변속기(14)는 위에서 언급한 미합중국 특허번호 4,445,393에 개재된 유형의 가압유체 작동 시프팅 어셈블리의 유형인 변속기 작동 메카니즘(28)를 포함한다.
또한 변속기는 미합중국 특허 번호 3,478,851 ; 4,023,433 또는 4,614,126 에 예시 및 개지된 동력 동기화기 어셈블리930)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명은 동력 동기화기 어셈블리를 포함하지 않는 자동기계변속 시스템에도 이용할 수 있다.
위에서 언급한 동력 트레인부품들은 선행기술에 공지되고 아래에서 설명될 여러장치에 의해 작용 및 감지된다.
이 장치는 운전자가 제어한 차량 드로틀페달 또는 다른 연료 드로틀 장치를 감지하는 드로틀위치 감지 어셈블리 (32)와 기관에 연료를 제공하는 것을 제어하는 드로틀제어기(34)와 기관의 회전속도를 감지하는 기관 속도 센서 어셈블리 (36)와 토오크 컨버어터분리 및 정지 클러치를 작동시키는 토오크컨버어터 분리클러치 및 정지클러치 오퍼레이터 (40)와 변속기입력축 속도센서(42)와 변속기 출력축 속도센서(44)와 변속기 시프팅 메카니즘(28)의 작동을 작동시키는 변속기 시프팅 메카니즘 오퍼레이터(46) 및/또는 동력 동기화 메카니즘 (30)의 작동을 제어하는 동력 동기화기 메카니즘 액츄레이터 (48)를 포함한다.
드로틀 제어기(34)는 드로틀 페달에 대한 운전자의 위치에 관계없이 설정 또는 가변레벨까지 연료를 기관에 제공하기 위해 제어기에서 명령출력신호에 응답하는 것이 효과적이다.
위에서 언급한 SAE J1922를 따르는 전자기관제어기의 경우에 기관에 대한 연료공급은 바람직한 기관속도를 유지하는데 필요한 만큼 변한다.
위에서 언급한 장치는 정보를 공급 및/또는 전자 중앙처리장치 (ECU) (50)로부터 명령들을 받아들인다.
중앙처리장치 또는 제어기 (50)는 디지탈 마이크로프로세서인 것인 바람직하다. 이의 고유 모양과 구조는 본 발명의 부분이 아니다.
운전자가 작동의 리버스(R), 중립(N) 또는 여러 전진 구동 (D, DL) 모드를 선택하므로서 중앙처리장치 (50)는 시프트 제어기 또는 모드 선택기 어셈블리 (52)로부터 정보를 수신한다.
일반적으로, 작동의 D모드는 온 하이웨이 차량통로 (on highway vehicle travel)인 반면, 작동의 DL모드는 오프 로드 작동 (off-road operation)이다. 일반적으로 시스템은 센서 및/또는 액츄레이터 고장을 감지 또는 반작용하는 여러센서와 회로 및/또는 논리루우틴을 포함한다. 공지되었듯이 중앙처리장치 (50)는 여러센서 및/또는 작동자치로 부터 입력을 받아들인다.
이 직접입력외에 중앙처리장치 (50)에는 여러 감지된 장치의 변화비를 나타내는 계산된 신호를 제공하기 위해 입력신호를 미분하는 회로 및/또는 논리와 입력신호를 비교하는 수단과 마지막 시프트의 방향과 같은 어떤 입력정보를 축적하는 메모리와 소정의 현상이 발생할 때 메모리를 클리어링(clearing)하는 수단을 포함한다.
상기에서 언급한 기능을 마련하는 고유회로는 선행기술에 공지되어 있고 미합중국 특허 번호 4,361,060 및 4,595,986 과/또는 이송전자의 IEEE 카다로그번호 84CH1988-5의 국제회의 20 에 등록된 IEEE/SAE의 회보의 기계변속기의 자동화라는 제목의 기술논문에 개재되어 있다.(참고 : technical paper entitled THE AUTOMATION OF MECHANICAL TRANSMISSIONS published proceedings of a joint IEEE/SAE conference entitled International Congress 20 on Transportation Electronics, IEEE Catalog Number 84CH1988-5) 전자제어유닛, 특히 ECU를 토대로 한 마이크로 프로세서의 작동/기능에 공지되어 있듯이 여러 논리기능이 제어시스템 논리법칙(즉 소프트웨어)의 각각의 부분 또는 서브루우틴하에서 작동하는 디스크리트 하드와이어 논리유닛 (diserete hardwired logic unit) 또는 단일 논리유닛에 의해 수행된다.
토오크컨버어터 (20)와 기관 (16)과 자동 변속기어 변속기 (14) 사이에서 구동할 수 있게 위치한 토오크컨버어터 정지 및 분리클러치 어셈블리 (10)에 관한 더 자세한 설명은 제 1도를 참조하면 알 수 있다.
토오크컨버어터 어셈블리 (20)는 보호관 (58)을 통해 엔진출력 또는 크랭크축 (56)에 의해 구동되는 임펠러 (54)를 가진 토오크컨버어터식의 유체 연결 장치와 하우징 (64)에 접지된 축 (68)에 의해 운반되는 일방로울러클러치 (66)를 경유하여 하우징 (64)에 접지된 임펠러와 고정자 또는 런너 (runner) (62)에 의해 가압되어 구동되는 터어빈 (60)을 포함한다는 면에서 종래 유형이다.
보호판(58)은 또한 토오크컨버어터를 가압하고 변속기를 윤활시키고 변속기 시프팅 메카니즘(28) 및/또는 동력 동기화메카니즘(30)을 선택적으로 압력을 가하고 분리 및 바이패스 클러치 (24),(26)을 작동시키는 펌프(70)을 구동시킨다.
펌프(70)는 초승달 기어펌프와 같은 공지된 구조일 수도 있다.
변속기 (14)는 토오크컨버어터 어셈블리 (20)를 록업 및 분리클러치 어셈블리(10)를 경유하여 기관(16)에 의해 구동되는 입력축(72)를 포함한다. 변속기 입력축(72)은 회전하기 위해 고정된 연결부재(74)를 이동시킨다. 연결부재(74)는 토오크컨버어터 분리클러치(24)와 연결된 부분(76)과 입력축과 관련하에서 스플라인된 제 2허브부분(78)을 포함한다.
간단히 아래에 더 자세히 설명되어 있듯이 토오크컨버어터 분리클러치(24)는 정지클러치(26)의 분리 및 연결과 관계없이 연결 또는 분리하여 연결부재(74)의 부분(76)을 경유하여 변속기 입력축(72)까지 및 로부터 토오크컨버어터 터어빈(60)과 정지클러치 (26)의 부재와 관련된 연결부재(74)를 마찰적으로 연결 또는 분리시킨다.
토오크컨버어터 정지클러치(26)는 분리클러치(24)의 연결 또는 분리에 무관하게 연결 또는 분리되어 기관 크랭크축(36)과 이에 구동되는 보호판(58)을 연결부재(79)에 마찰적으로 연결시킨다.
토오크 컨버어터 정지 클러치(26)를 연결하면, 토오크 컨버어터 분리클러치(24)의 연결 또는 분리상태에 관계없이 보호관 (58)를 경우하여 엔진크랭크축(56)을 연결부재(79)와 직접 맞물리게 하므로서 분리클러치 (24)가 연결되면 기관(16)으로 부터 직접 토오크컨버어터(20)와 구동변속기(14)를 록업하는데 효과적인 록업을 마련한다.
게다가 코오크록업 속도이상의 속도에서, 클러치(24)의 분리가 입력축(72)에서 연결부재(79)의 관성과 분리하기 때문에 정지클러치(26)는 시프팅하는 동안 분리 및 연결할 필요 없다.
만일 토오크컨버어터 바이패스 클러치 또는 록업(26)이 연결되면, 변속기(14)는 선행기술에 공지된 것처럼 토오크컨버어터 유체결합장치를 경유하여 기관(16)으로 부터 구동된다.
만일 토오크컨버어터 분리클러치(24)가 분리되면 변속기입력축(72)은 토오크컨버어터, 기관 및 클러치(26)에 의해 공급된 어떤 관성 인력 또는 기관에 의해 공급된 어떤 구동토오크에서 구동할 수 있게 분리된다.
변속기 입력축 (72)와 기관의 관성효과를 분리하면, 클러치(26) 및/또는 토오크 컨버어터는 변속기가 다운시프팅 또는 업시프팅 하는 동안 동기화를 빨리 성취하기 위해 매우 빠른 방식으로 동력동기화 메키니즘(30)에 의해 입력축(72)의 회전속도와 이에 구동할 수 있게 연결된 모든 변속기어링을 가속 또는 감소시키고 또한 동력동기화기 (30)가 입력축 (72)이 조속기관 속도(governed engine speed)보다 더 큰 회전속도로 회전하게 된다.
차량이 모든선택기에 의해 드라이브 또는 오프-하이웨이 구동모드로 정지될 때, 분리클러치(24)가 연결되고 정지클러치(26)가 분리되어 공지된 장점으로 토오크 컨버어터가 스타트업한다.
소정의 기어속도 및/또는 기어비 이상에서 토오크 컨버어터 작동의 장점은 더 이상 필요하지 않고 구동기관과 변속기 사이에서 직접 구동의 능률 증대가 요구된다.
이러한 상태에서, 분리클러치(24)가 연결될 때 토오크컨버어터 정지클러치(26)가 연결되어 토오크 컨버어터 보호판(58)과 연결부재(79)를 경유하여 기관으로 부터 변속기 입력 축(72)을 직접 구동하게 한다.
위에서 설명했듯이 클러치(24)는 전에 연결된 기어에서 중립으로 시프트하도록 분리하여 연결될 동력동기회로(30)가 기어의 죠유클러치 부재를 동기화시키고 기어의 동기화된 죠우클러치부재를 연결시킨다.
바람직한 기어비의 선택과 토오크컨버어터 분리 또는 정치클러치의 필요한 연결 또는 분리의 선택은 물론 여러 클러치와 변속기 오퍼레이터에 대한 명령 신호의 발생은 종래 기술 분야에 공지된 방식으로 중앙처리장치(30)에 의해 성취되고 위에서 언급한 미합중국 특허 번호 4,361,060 및 4,595,986에 공지되어 있고 복합변속기 (14)는 제 3도에서 자세히 설명되어 있고 주부중간축 또는 중간축(90)이 보조부 중간축 또는 중간축 (92)과 동축으로 정렬된 유형이다.
변속기(14)는 매우 일반적인 설계이고 트윈중간축 유형이 바람직하고 주부 및 보조부(94) 및 (96)에 있는 하나만을 도시했다.
동축으로 정렬된 주부와 보조부중간축을 가진 이러한 변속기는 미합중국 특허번호 3,105,395 및 3,138,965 에 개재되어 있고 이를 참고로 여기에 포함했다.
변속기(14)는 회전하도록 고정되고 회전할 수 업쇼게 부착된 입력기어(98)를 또한 이동시키는 입력축 (72)을 포함한다.
주부중간축(90)은 주축(100)에 평행하고 회전하기 위해 고정된 중간축기어(102),(104), (106),(108),(110),(112)가 마련되어 있다.
비율기어라고 부르는 다수의 다축기어 (114),(116),(118),(120)가 주축을 포위하고 이중으로 측이 있는 죠우클러치 칼라 (122),(14),(126)에 의해 동시에 하나에 클러치된다.
죠우클러치 칼라 (122)는 입력축 (72)을 직접 주축(100)에 클러치 하는 반면, 클러치칼라 (126)는 클러치 리버스 주축기어 (128)를 주축에 클러치한다.
주축기어 (114),(116),(118),(120)는 주축을 포위하고 수단을 설치하는 중간축기어 (104),(106),(108),(110)의 반대쌍과 연속 정합 연결되고 이들에 의해 지지도어 있고 이에 관한 특별한 장점은 위에서 언급한 미합중국 특허번호 3,105,395 및 3,335,616에 자세히 설명되어 있다.
리버스 주축기어(128)는 종래의 중간 아이들기어(도시되지 않음)에 의해 중간축 기어가 회전구동할때마다 최전방 중간축 기어 (102)는 중간축 (90)을 회전시키는 입력기어 (98)와 연속적으로 정합되어 구동된다.
클럴치칼라(122)는 확동죠우클러치 (98c), (114c)를 한정하기 위해 클러치이빨 (98a) 및 (114a)과 연결되는 확동 죠우클러치이빨 (98b), (114b)를 이동시킨다.
클러치칼라 (124)는 확동 죠우클러치 (116c), (118c)를 각각 형성하기 위해 죠우클러치 이빨 (116a), (168a)과 연결되는 확동 죠우클러치이빨(196b), (118b)를 이동시킨다.
죠우클러치 칼라 (126)는 확동 죠우클러치 (120c), (128c)를 한정하기 위해 죠우클러치이빨 (120a), (128a)과 연결되는 죠우클러치 이빨 (120b), (128b)를 이동시킨다.
선행기술에 공지되어 있듯이, 각각의 칼라클러치는 회전하기 위해 그리고 이에 대해 축방향 운동을 위해 주축에 직, 간접적으로 스플라인 된다. 클러치칼라용 다른 설치수단이 선행기술에 공지되어 있고 본 발명의 범위내에 포함하도록 의도되었다.
각각의 클러치 칼라 (122), (124) 및 (126)에는 시프트 포크 또는 시프트요크 (130), (132), (134)를 수용하는 수단이 마련되어 클러치 칼라가 제 3도에 예시된 위치로부터 액츄레이터 (28)에 의해 동시에 하나만이 축방향으로 이동한다.
보조 변속기부 (96)는 입력축 (72)과 동축으로 하고 베어링에 의해 변속기 하우징의 회전을 지지하는 출력축 (22)을 포함한다. 또한 보조부분을 베어링에 의해 하우징의 회전을 위해 지지된 보조부 중간축(92)를 포함한다.
주축(100)과 회전하기 위해 보조부 구동기어 (136)가 고정되어 있다. 보조부 중간축 기어 (138)는 보조부 입력기어 (136)와 일정하게 정합되어 있는 반면, 보조부 중간축 기어 (140)는 출력축 (22)을 포위하는 출력기어 (142)와 일정하게 정합되어 있다.
종래의 각각의 동기화된 죠우클러치 설계의 동기화된 클러치 구조 (144)는 선행기술에 공지되어 있듯이 보조구동기어 (136)와 클러치주축(100)을 주축과 출력축 사이의 직접 구동 연결을 위해 출력축 (22)에 선행적으로 클러치하거나 중간축 (92)을 통해 주축(100)으로부터 출력축 (22)의 감소구동을 위해 출력기어 (142)를 출력축 (22)에 선택적으로 클러치하는데 이용된다.
동기화된 클러치 구조(144)는 액츄레이터 (28)에 의해 축방향으로 이동하는 시프트포크(146)에 의해 제어된다.
변속기 (14)는 보조부비율단계 (또는 단계들이)가 모든 범위를 나타나는 주부비율의 전체비 범위보다 큰 레인지식이다. 이러한 변속기는 미합중국 특허 번호 4,754,665에 개재되었고 이를 참고로 여기에 포함했다.
동력 동기화기 어셈블리(30)는 구동기관(16)의 회전속도에 무관하게 출력축(22)에 의해 구동되고 연결된 기어비와 관련된 죠우클러치 부재의 동기화 회전을 위해 입력축(72)에 의해 구동되고 변속 부품의 회전속도를 선택적으로 작동하는 행성속도를 증가시키는 기어세트를 포함한다.
또한 동력 동기화기 어셈블리(30)는 입력축에 의해 구동되는 변속기 요소를 가속시키는 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
입력축에 의해 구동되는 변속기 부품들을 감속시키려면, 중앙처리장치(50)에 의해 제어되는 입력축 및/또는 기관제동장치를 이용하면 된다.
동력 동기화기 어셈블리(30)는 출력축(22)에 의해 직,간접으로 구동되는 기어(142)를 통해 차량에 의해 구동되어 동력 동기화기는 보조부가 연결되지 않을 때는 주부중간축(90)을 가속시키는데 효과적이 아니다.
동력동기화기 어셈블리(30)의 구조 및 작동의 상세한 설명은 위에서 언급한 미합중국 특허번호 4,614,126에 개재되어 있다.
시스템(12)의 변속기(14)의 단순시프트에 대한 시프트 순서는 제 4도에 예시되어 있다.
제 2(2)속도에서 제 3(3)속도까지 시프트가 필요하다는 것을 (단순입시프트) ECU(50)가 결정하면, 드로틀페달(32)의 위치에 관계없이 ECU는 연료제어기 (34)에게 엔진이 연료를 배출(깊게)하게 한다. 기관이 연료를 배출시키는 동안 분리클러치(도는 마스터클러치) (24)가 분리되고 주부(94)의 이동이 중립을 선택한다.
기관이 연료를 배출하고 분리클러치를 디클러치(declutch)하고 주부를 분리할 때 동력 동기화기가 작동되어 주축기어링 (제 3속도 주축기어 (114))이 출력축 속도에 의해 결정되는 주축(100)과 보조부분(96)의 비율에 대해 목표속도 또는 실질적으로 동기화 속도로 회전되도록 한다.
출력축 속도는 센서 (44)에 의해 감지되는 반면, 여러 주축기어의 속도는 센서(42)에 의해 감지되고 공지된 다중의 입력축 (72)이다.
동력동기화기가 연결된 기어를 목표속도로 하기 때문에 새로운 비를 주부축분리 및 주부재 연결이 시간이 지난후 어떤때라도 레일선택기능이 발생할 수 있다.
물론 업시프트 동안 동력 동기화기는 입력축과 관련기어링의 속도를 지연해야 한다. 적당한 주부비의 연결이 성취될 때 분리클러치는 다시 연결되고 기관은 연료를 다시 채운다.
일반적으로 단순 시프트는 약 0.70∼0.80초에 성취되고 분리 (토오크제동) 시간은 약 0.50초가 걸린다.
위에서 설명한 유형의 변속기 시스템(12)에서 특히, 오프로드(off-road) 및 다른 응용으로 의도된 시스템에서, 변속기 (14)는 일반적으로 저속도비에서 매우 높은 기계기어비를 갖고 토오크컨버어터(20)은 일반적으로 고비율 토오크컨버어터이다.
저속/높은 기계기어비에서 작동할 때, 토오크컨버어터는 일반적으로 록업 또는 바이패스되지 않기 때문에 이러한 시스템은 매우 높은 구동선 (즉 출력축) 토오크를 발생시키는 포텐셜을 갖는다.
차량, 특히 차량 구동선의 손상을 방지하기 위해 본 발명의 제어시스템/방법은 구동선 (즉 출력축 (22)토오크)에 가해진 토오크가 소정의 최대값까지 제한하는 논리법칙을 제공한다.
위에서 설명한 유형의 변속기 시스템(12)에서 적용된 구동선 토오크는 각각 연결된 기어비의 기계비 컨버어터(20)의 경사(TC_경사)를 토대로 결정된다. 이 적용된 토오크는 차량 구동선의 캐피시티를 토대로 한 최대값까지 설정된다.
주어진 변속기(14)에 대해 변화하는 파라미터에 따라 결정된 비율은 토오크컨버어터의 경사이다.
전에 설정된 최대 구동선 토오크 및 변속기의 각각의 비율로 작동하기 때문에 최대 토오크 컨버어터 경사 (TC_경사)는 변속기의 각 비율에 대해 얻어진다. 이 최대 토오크 컨버어터 경사값은 기관속도를 제한하는 제어파라미터로 이용된다. 자동기계 변속기 시스템(12)은 SAE-J1922 또는 이와 유사한 기관제어 통신망을 이용하여 기관속도를 제어하는 ECU(50)이 명령에 따라 작동하는 연료제어기(34)를 포함한다.
특별한 기어비 및 토오크 컨버어터 모드 (비록업)으로 맞물릴 때 기관속도는 주어진 기어에 대해 계산되는 최대 허용토오크 컨버어터 경사까지 제한된다. 변속기 시스템은 입력축의 PRM과 최대 허용 경사를 합하여 같고 SAE-J1922 기관속도제어 모드를 이용한 속도까지 제한된 명령 기관 속도까지 기관속도를 제한한다.
구동선 토오크를 제어하기 위해, 여러 파라미터가 바람직한 기관속도 (ES)를 결정하기 위해 필요하다.
최대 허용 구동선 토오크 (MAX_OS torq)는 차량의 고유구조 특성의 함수이고 일정하다.
토오크컨버어터의 캐패시티 (K 인자) 및 토오크컨버어터의 토오크비 (troqueratio)도 일정하다.
(torque-ratio)는 토오크컨버어터 입력토오크에 의해 분할된 토오크컨버어터 출력 토오크와 같다. 시스템(12)에서 변속기(14)의 (gear-ratio)는 엑츄레이터위치 센서(43)에 의해 결정되는 현재 연결속도에 의존 및/또는 입력축속도(IS)를 출력축속도(OS)와 비교하는 여러 공지된 값중 하나이다.
토오크 컨버어터 경사(TC_경사)는 시스템(12)에서 기관속도(ES)에서 입력축 속도(IS)를 감한 것과 같은 토오크 컨버어터 입력 속도에서 토오크컨버어터 출력속도를 감한 것과 같다.
그리고 분리클러치(24)가 완전히 비미끄러짐 연결된 것으로 생각한다.
구동선 토오크를 소정의 최대값 (max_OS_troq)까지 제한하기 위해 주어진 연결된 변속기어비에서 최대 기관속도 (ES_mas)를 결정하려면,
1) 최대 토오크 컨버어터 출력토오크는 (max_OS_torq/gear-ratio)와 같고
2) 최대 토오크 컨버어터 입력토오크는 (torque-ratio)로 나누어진 최대 토오크컨버어터 출력토오크와 같다.
3) (K 인자) = (TC_경사)/토오크컨버어터 입력토오크)·5; 따라서, 최대(TC경사)는 (K인자) * 최대 토오크 컨버어터 입력토오크)·5와 같다.
4) (Es-max)는 IS+최대 (TC_경사)와 같다.
여기서, 제1기어비가 12.56 : 1 인 기계기어비인 이턴사 제조의 RTO-11609b를 활용한 변속기 시스템과 토오크비가 약 2.6이고 K인자가 약 52인 록포드사 (rockford Corporation) 제조의 토오크컨버어터를 채택했다.
시스템이 설치된 차량에 대한 소정의 최대 구동선 토오크 (max_OS_torq)는 17500 lbs. ft. 로 했다.
1) 최대 토오크 컨버어터 출력토오크는 1396 lbs. -ft.와 같은 17500 Ibs.ft /12.56과 같다.
2) 최대 토오크 컨버어터 입력 토오크는 536 Ibs. ft. 와 같은 1393 Ibs. ft/ 2.6과 같다.
3) 최대 (TC_경사) (제 1 기어에서)는 1203 RPM 과같은 52*(535)·5와 같다.
4) 제1 기어에서 (ES_max)는 IS + 1203과 같다.
각각의 비율에 대한 최대 TC_경사 또는 최소한의 저속도비가 결정되고 이 비율이 초과되면, 즉 ES가 IS +(max TC_경사)이면, 연결된 비에 대해 감지된 입력속도 (IS)+ (max TC_경사)의 합과 같거나 적은 기관속도(ES)를 유지 성취하기 위해 연료 제어시스템에 명령되어 기관에 연료공급을 하게 한다.
위의 예에 따라 제1기어 (1)에서 만일 400 RPM의 입력 축속도가 감지되고 감지된 기관속도 (ES)가 ES_max를 초과하면, 즉, 400 RPM + 1203 RPM이 1603 RPM이면, 드로틀 페달센서 (32)의 위치와 관계없이 연료 제어시스템 (34)이 제어기 (50)에서 명령출력신호를 발생하여 기관의 연료를 감소시키고 ES를 단지 1603 RPM 과 같게 한다.
따라서, 위에서 설명한 유형의 자동 변속기 시스템의 제어시스템/방법은 기관속도를 제어 보통은 기관의 연료공급 제어를 제한하므로서 구동선 토오크를 소정의 최대값까지 제한한다.
바람직한 실시예의 설명은 여기에 불과하고 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않는다면 여러수정 대체/또는 재배열이 가능하다.

Claims (20)

  1. 입력축(72)과 출력축(22)을 가진 다중비 변속기(14)와 입력축과 출력축간의 공지된 기계비율(기어비)를 가진 각각의 상기 비율과 연료 제어기관(16)과 공지된 토오크비(토오크비) 및 캐페시티인자 (K인자)를 갖고 기관과 변속기 사이에서 구동하는 토오크컨버어터(20)와 공지된 방식대로 기관과 회전하는 입력부품(54) 및 공지된 방식대로 변속기 입력축(72)와 회전하는 출력부품(60)을 가진 상기 토오크컨버어터와 오퍼레이터 설정드로틀 제어장치(32)와 작동의 하나이상의 모드로 드로틀제어의 오퍼레이터 설정과 무관하게 바람직한 회전속도로 회전하게 기관에 연료를 공급하는데 효과적인 연료제어시스템 (34)과 (i)기관속도 (ES) (ii)입력축속도 (IS) 및 (iii)연결된 기어비 (GR)를 표시하는 하나이상의 신호를 포함하는 변속기 시스템의 상태를 표시하는 입력신호를 수신하고 논리법칙에 따라 이를 처리하고 명령출력신호를 하나이상의 연료제어시스템 액츄레이터를 포함하는 다수의 시스템 작동기에 발생시키는데 효과적인 중앙제어장치 (50)를 포함하는 유형의 자동변속기 시스템 (12)은 제어하는 방법에 있어서, 바람직한 최대 출력축 토오크 (max_OS_torq)를 결정하고
    (i) 바람직한 최대 출력축 토오크 (ii) 감지된 입력축 속도
    (iii) 연결된 기어비의 기계비율 (기어비)
    (iv) 토오크컨버어터 토오크비 (토오크비) 및
    (v) 토오크컨버어터 캐페시티인자 (K인자)의 함수로서 최대기관 속도 (ES-max)를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기 시스템을 제어하는 방법
  2. 제1항에 있어서, 현재 기관속도와 최대 기관속도를 비교하고 만일 현재 기관속도가 최대 기관 속도를 초과하면, 기관속도 (ES)가 최대 기관속도 (ES-max)를 초과하지 않도록 명령신호를 연료제어시스템에 발생하여 기관에 연료를 공급하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 자동변속기 시스템을 제어하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 바람직한 최대 출력토오크 (max_OS_troq)는 차량구동 특성의 함수로서 소정의 일정한 값인 것을 특징으로 하는 자동 변속기 시스템을 제어하는 방법.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 변속기는 기계변속기인 것을 특징으로하는 자동변속기 시스템을 제어하는 방법.
  5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 토오크컨버어터 입력부품은 기관크랭크축(56)에 회전할 수 있게 고정되어 있고 상기 토오크 컨버어터 출력 부품은 시스템(12)의 하나이상의 작동모드로 변속기 입력축에 회전할 수 있게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 변속기 시스템을 제어하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 기관속도 (ES)가 최대 기관속도 (ES_max)를 초과하지 않도록 명령신호를 연료제어시스템에 발생시켜 기관에 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 시스템을 제어하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 바람직한 최대출력축 토오크 (max_OS_torq)는 챠량 구동선특성의 함수로서 결정된 소정의 일정한 값인 것을 특징으로 하는 자동변속기 시스템을 제어하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서 토오크 컨버어터 입력부품은 기관크랭크축(56)에 회전할 수 있게 고정되어 있고 토오크 컨버어터 출력부품은 시스템(12)의 하나이상의 작동모드로 변속기 입력축에 회전할 수 있게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 자동기계변속기 시스템을 제어하는 방법.
  9. 축(72)과 출력축(22)을 가진 다중비 변속기 (14)와 입력축과 출력축간의 공지된 기계비율(기어비)를 가진 각각의 상기 비율(gr)과 연료 제어기관(16)과 공지된 토오크비(토오크비) 및 캐페시티인자 (K인자)를 갖고 기관과 변속기 사이에서 구동하는 유체 토오크컨버어터(20)와 공지된 방식대로 기관과 회전하는 입력부품 (54) 및 공지된 방식대로 변속기 입력축(72)와 회전하는 출력부품(60)을 가진 상기 토오크컨버어터와 오퍼레이터 설정드로틀 제어장치(32)와 작동의 하나이상의 모드로 드로틀제어의 오퍼레이터 설정과 무관하게 바람직한 회전속도로 회전하게 기관에 연료를 공급하는데 효과적인 연료제어시스템 (34)과 (i)기관속도 (ES) (ii) 입력축소도(IS) 및 (iii)연결된 기어비 (GR)를 표시하는 하나이상의 신호를 포함하는 변속기 시스템의 상태를 표시하는 입력신호를 수신하고 논리법칙에 따라 이를 처리하고 명령출력신호를 하나이상의 연료제어시스템 액츄레이터를 포함하는 다수의 시스템 작동기에 발생시키는데 효과적인 중앙제어장치(50)를 기반으로 한 전자 마이크로프로세서를 포함하는 차량자동기계변속기시스템(12)에서 차량구동선에 적용된 구동선토오크를 소정의 최대값 (max_OS_torq)까지 제한하는 방법에 있어서,
    ES_max = IS + (K인자) * ((max_OS_torq) / (gear_raito))/(torque_ratio))·5)
    여기서, IS = 현재 입력축속도
    K 인자 = 토오크컨버어터의 개페시티인자
    max_OS_torq = 변속기출력축에 적용된 소정의 최대구동선 토오크
    gear_ratio = 현재 연결된 기어비의 기계비
    torque_ratio = 토오크 컨버어터의 토오크비의 함수로서
    최대 기관속도 (ES_max)를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 구동선에 적용된 구동선 토오크를 소정의 최대값까지 제한하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 현재 기관속도와 최대기관속도를 비교하고 만일 현재 기관속도가 최대기관속도를 초과하면, 기관속도(ES)가 최대기관속도 (ES max)를 초과하지 않도록 명령신호를 연료제어기관에 발생하여 기관에 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량구동선에 적용된 구동선 토오크를 소정의 최대값까지 제한하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 기관속도(ES)가 최대기관속도(ES-max)를 초과하지 않도록 명령신호를 연료제어시스템에 발생하여 기관에 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량 구동선에 적용된 구동선토오크를 소정의 최대값까지 제한하는 방법.
  12. 제10항에 있어서 바람직한 최대출력축 토오크(max_OS_torq)는 차량구동선 특성의 함수로서 결정된 소정의 상수값인 것을 특징으로 하는 차량구동선에 적용된 구동토오크를 소정의 최대값까지 제한하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 바람직한 최대 출력축토오크(max_OS_torq)는 차량 구동선 특성이 함수로 결정된 소정의 일정한 값인 것을 특징으로 하는 차량 구동선에 적용된 구동토오크를 소정의 최대값까지 제한하는 방법.
  14. 제9항, 제10항, 제11항, 제12항 또는 제13항에 있어서, 토오크컨버어터 입력부품은 기관크랭크축(56)에 회전할 수 있게 고정되고 토오크컨버어터 출력부품은 시스템(12)의 하나이상의 작동모드로 변속기입력축에 회전할 수 있게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 차량 구동선에 적용된 구동토오크를 소정의 최대값까지 제어하는 방법.
  15. 입력축 (72)과 출력축(22)을 가진 다중비 변속기(14)와 입력축과 출력축간의 공지된 기계비율(기어비)를 가진 각각의 상기 각각의 비율과 연료제어기관(16)과 공지된 토오크비(토오크비) 및 캐페시티인자(K인자)를 갖고 기관과 변속기 사이에서 구동하는 토오크컨버어터(20)와 공지된 방식대로 기관과 회전하는 입력부품(54) 및 공지된 방식대로 변속기 입력축(72)과 회전하는 출력부품(60)을 가진 상기 토오크컨버어터와 오퍼레이터 설정드로틀 제어장치(32)와 작동의 한 모드로 드로틀제어의 오퍼레이터 설정과 무관하게 바람직한 회전속도로 회전하게 기관에 연료를 공급하는데 효과적인 연료제어시스템(34)과 (i)기관속도 (ES) (ii)입력축속도 (IS) 및 (iii)연결된 기어비 (GR)를 표시하는 하나이상의 신호를 포함하는 변속기 시스템의 상태를 표시하는 입력신호를 수신하고 논리법칙에 따라 이를 처리하고 명령출력신호를 하나이상의 연료제어시스템 액츄레이터를 포함하는 다수의 시스템 작동기에 발생시키는데 효과적인 중앙제어장치(50)를 포함하는 유형의 자동변속기 시스템(12)을 제어하는 제어시스템에 있어서, 바람직한 최대 출력축 토오크(max_OS_torq)를 결정하는 법칙과
    (i) 바람직한 최대 출력축 토오크 (ii) 감지된 입력축 속도
    (iii) 연결된 기어비의 기계비율(기어비)
    (iv) 토오크컨버어터 토오크비(토오크비) 및
    (v) 토오크컨버어터 캐페시티인자 (K인자)의 함수로서 최대기관 속도 (ES-max)를 결정하는 법칙를 포함하는 논리법칙을 특징으로 하는 자동변속기 시스템(12)을 제어하는 제어시스템.
  16. 제15항에 있어서 현재기관속도를 최대기관속도와 비교하고 만일 현재 기관속도가 최대 기관속도를 초과하면, 기관속도(ES)가 최대 기관속도(ES_max)를 초과하지 않도록 명령신호를 연료제어시스템에 발생하여 기관에 연료를 공급하는 법칙을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 시스템을 제어하는 제어시스템.
  17. 제15항에 있어서, 기관속도가 최대기관속도 (ES_max)를 초과하지 않도록 명령신호를 연료제어시스템이 발생시켜 기관에 연료를 공급하는 법칙을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 시스템을 제어하는 제어시스템.
  18. 제16항에 있어서, 바람직한 출력축 토오크(max_OS_torq)는 차량 구동선 특성의 함수로 소정의 일정한 값인 것을 특징으로 하는 자동 변속기 시스템을 제어하는 제어시스템.
  19. 제15항, 제16항, 제17항 또는 제18항에 있어서, 변속기는 기계변속기인 것을 특징으로 하는 자동변속기 시스템을 제어하는 제어시스템.
  20. 제15항, 제16항, 제17항 또는 제18항에 또는 제19항에 있어서, 토오크입력부품은 기관 크랭크축(56)에 회전할 수 있게 고정되어 있고 토오크 컨버어터 출력부품은 시스템(12)이 최소한 하나이상의 작동 모드에서 변속기 입력축에 회전할 수 있게 고정되어 있는 것을 특징으로하는 자동변속기 시스템을 제어하는 제어시스템.
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