KR100316749B1 - 변속제어장치및방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동기계 변속장치(10)의 변속을 제어하는 제어장치/방법에 관한 것이다. 제어장치/방법(도 4)은 죠우 클러치를 맞물리게 위해(복합 상단변속의 상단변속을 위해), 동기화 영역(OS*GRT) + X ≥ ISE≥ (OS*GRT) -Y)를 정의한다. 여기서, X 및 Y는 제로(0)보다 크고, 전체 동기화 영역(X + Y)는 목표 변속비(GRT)의 수치값의 함수값(fGRT) 또는 최소값((X + Y)MIN) 중 어느 것이든 더 큰 값과 같다.

Description

변속제어 장치 및 방법
본 출원은, 1993년 9월 7일자로 출원되어 이턴사(Eaton Corporation)로 양도된 자동변속 제어장치/방법(AUTOMATED MECHANICAL TRANSMISSION CONTROL SYSTEM/METHOD) 이라는 발명 명칭을 갖는 미합중국 특허 제 08/116,626호에 관한 것이다.
특히, 본 발명은, 올바른 동기속도의 범위가 최소값에 이를 때까지, 기어의 목표 변속비의 수치값에 대한 함수인, 소위 동기화 영역이라고 하는 올바른 동기속도의 범위 내에 입력축 속도가 있는 것으로 예상될 때, 변속 장치의 죠우클러치로 하여금 맞물리게 하거나 변속장치의 죠우클러치를 밀어 맞물리게 하는 차량용 자동 변속장치에 대한 제어시스템/방법에 관한 것이다.
중형 트랙터-새미트레일러 차량과 같은 전자동 또는 부분 자동 변속 장치는, 미합중국 특허 제4,361,060; 4,595,986; 4,614,126; 4,648,290; 4,676,115; 4,784,019; 4,874,881; 4,899,607; 5,050,427 및 5,136,897호를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 선행기술로 공지되어 있으며, 그 내용을 여기에서 참고로 인용했다. 요약하면, 통상적으로, 자동화된 변속장치 시스템은, 구동형태 또는 변속선택, 드로틀 페달 위치, 현재 맞물린 변속비 및 엔진, 입력축 및/또는 출력축 속도와 같은 정보를 제어장치로 보내기 위해 여러 센서를 이용했었다. 일반적으로, 마이크로 프로세서를 토대로 한 제어 장치는 소정의 논리법칙에 따라 이들 입력을 처리하여 엔진 연료 공급장치, 마스터 클러치 오퍼레이터 및/또는 변속장치의 변속 액츄에이터와 같은 여러 액츄에이터로 출력지령 신호를 보낸다. 엔진 연료 주입량 조절, 및입력축 또는 엔진 브레이크 및/또는 동력 동기화기가 이용되어 입력축 및 그 관련 전동장치로 하여금 출력축 회전속도 및 목표 기어 변속비에 비례하여 실제적으로 같은 회전속도로 회전하게 한다.
여러 액츄에이터에 대한 공지된 응답시간을 고려해, 입력축 속도("IS")가 동기화 영역, 즉 출력축 속도와 목표 기어 변속비의 수치값을 곱한 값에다(OS*GRTARGET) 허용 가능 값을 더하거나 뺀 값(보통은 약 ± 40 RPM)에 근접해 감에 따라, 목표 기어 변속비와 관련된 죠우 클러치는, 목표비 죠우 클러치 부재가 최초로 맞물리자마자, 예상 입력축 속도(ISE)가 허용가능한 범위내에 들어가는 것으로 판단되면 맞물리게 명령된다.
선행기술의 차량 자동 기계 변속장치의 제어가 통상 만족스러워서 죠우 클러치의 동기화 맞물림이 잘 되었지만, 저속 변속비(수치상으로 비교적 큰 감속 변속비)에서 동기화 영역은, 동기화를 필요 이상으로 어렵게 만들거나 시간을 소비하게 만들면서, 필요이상으로 제한되었기 때문에, 상기 변속장치의 제어가 만족스럽지 못했었다.
본 발명에 따르면, (OS*GRT)+ X ≥ ISE≥ (OS*GRT)-Y일 때, 상단 변속 및 하단변속 동안, 죠우 클러치를 맞물리게 하는 전자동 또는 부분 자동 차량용 기계 변속장치를 제공함으로써, 선행기술의 결점이 극복되거나 최소화된다.
여기서, OS = 출력축 속도,
GRT= 목표 변속비로 기어 감속하는데 대한 수치값,
ISE= 목표 기어 변속비와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 최초 확동 맞물림 시점에서의 예상 입력축 속도,
X ≥ 0,
Y ≥ 0,
X + Y= fGRT또는 (X+Y)MIN중 어느 것이든 더 큰 값. 여기서 fGRT는, GRT가 증가 및 감소함에 따라 값이 증가 및 감소하는 GRT에 대한 함수이고, (X+Y)MIN은 최소 상수값.
상기 함수의 값은, 그 내용이 참고로 여기에 인용되어 있는 미합중국 특허 제5,052,535호를 참조하면, 특정 변속비 내 허용가능 변속값 중 가장 큰 값과 관련된다.
낮은 기어 변속비(수치상 비교적 큰 기어 감속)에서, X + Y의 값은, 최소값((X + Y)MIN) 이 30 RPM 이 될 때까지, 목표 기어 변속비의 기어 감속 수치값에 따라 변한다.
그 내용이 여기서 참고로 인용된 미합중국 특허 제5,193,410호의 변속영역형 복합 변속기를 사용하면, 복합 레인지 상단 변속시 상기 실시예의 예외가 가능할 것이지만, 변속영역 결합부 동기화기의 적절한 작동을 보장하기 위해서는, (OS*GR) > IS ≥ (OS*GR) - K(여기서 K는 RPM)가 되도록 변속기를 밀쳐 목표 기어 변속비의 주결합부 죠우 클러치를 맞물림으로써, 변속의 질이 떨어질 수도 있다.
바람직한 실시예에 대한 다음과 같은 설명에 있어서, 이러한 예외가 가능함을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 비교적 저속으로 변속하는 동안 선행기술보다 신속하고 쉽게 죠우 클러치 부재를 차례대로 맞물리게 하거나 맞물리기 쉽게 하는 적어도 부분적으로는 자동화된 차량용 기계 변속장치의 제어장치/방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 기타의 목적과 장점은, 도면을 사용하여 설명된 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 읽어보면, 분명해질 것이다.
어떤 용어는, 다음의 설명에 있어서, 편의상 및 참고를 목적으로 이용되었을 뿐, 설명을 제한하려는 것은 아니다. "윗쪽으로", "아래쪽으로", "오른쪽으로" 및 "왼쪽으로" 라는 말은 참조할 도면에서 방향을 표시한다. "안쪽으로" 및 "바깥쪽으로" 라는 용어는, 각각 장치 및 이 장치의 지정 부품의 형상 중심쪽으로 및 그와 멀어지는 방향을 나타낸다. 상기 용어들은 앞에서 구체적으로 언급한 용어, 그 파생어 및 유사한 취지의 용어를 포함한다.
"복합 변속기"란 용어는 전진용 다단 변속형 변속기의 주결합부와 이에 직렬로 연결된 다단 변속형 변속기의 보조 결합부를 지닌 속도변경 또는 기어변경 변속기를 나타내기 위해 사용되는 것이며, 변속기 주결합부에서 선택된 감속 기어가 변속기 보조 결합부에서 선택된 또 다른 감속 기어와 복합적으로 결합될 수 있다. 동기화된 클러치 어셈블리 및 그와 유사한 취지의 용어는, 클러치의 여러 부재가, 클러치 부재와 함께 이용되어, 클러치 맞물림이 시작될 때, 클러치 부재 및 이와 회전하는 모든 부재를 실질적으로 같은 속도로 회전시키기에 충분한 매우 큰 용량의마찰수단으로 실질적으로 같은 속도로 회전할 때까지, 상기 클러치의 맞물림 시도가 방지되는 확동 클러치에 의해 선택된 기어를 축에 회전 불가능 상태로 연결시키는데 이용되는 클러치 어셈블리를 표시한다.
여기서 사용한 "상단변속"이란 저속 기어 변속비에서 고속 기어 변속비로 변속하는 것을 의미한다. 여기서 사용된 "하단변속"이라는 말은 고속 기어비에서 저속 기어비로 변속하는 것을 의미한다.
본 발명의 제어장치/방법에 의해 제어하는데 특히 적합한 차량용 자동기계 변속장치(10)를 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시하였다. 전자동 및 부분 자동기계 변속장치는, 위에서 언급한 미합중국 특허 제4,361,060; 4,595,986; 4,614,126; 4,648,290; 4,676,115; 4,784,019; 5,053,961 및 5,136,897호를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 선행기술로 공지되어 있다.
도 1에서는, 마찰 마스터 클러치(C)와 같은 커플링을 통해, 공지된 디젤엔진과 같은 연료 제어형 엔진(E)에 의해 구동되는 자동 다단 변속형 기어 변경 변속기(11)를 포함하는 차량 자동기계 변속장치(10)를 도시하였다. 자동 변속기(11)의 출력은, 구동액슬의 차동기어 및 이송 케이스와 같은 적절한 차량 부품 연결 구동용으로 채용된 출력축(90)이다.
엔진(E)의 크랭크축(20)은, 변속기(11)의 입력축(16)을 구동시키기 위해 피구동판(22)에 마찰하면서 맞물리는 마스터 마찰 클러치(C)의 구동판(18)을 구동시킨다.
앞서 언급한 동력 전달계통 부품들은, 아래에서 그 각각에 대해 간단히 설명하게 될 여러 장치에 따라 작용하며/하거나 그 장치에 의해 감지된다. 이 장치는, 오퍼레이터 제어 드로틀 장치(THL)의 오퍼레이터 설정위치를 감지하는 드로틀 페달 위치 감지 어셈블리 또는 드로틀 개방 감지 어셈블리 또는 센서(21), 및 엔진(E)에 공급될 연료의 량을 제어하는 연료 제어 장치 또는 오퍼레이터(23), 엔진의 회전속도를 감지하는 엔진 속도 센서(25)와, 마스터 클러치(C)를 맞물리고 분리시키는 한편, 클러치의 상태에 관한 정보도 제공하는 오퍼레이터(27), 및 변속기 입력축(16)의 회전속도를 감지하는 입력축 속도센서(98)와, 변속기(11)를 선택한 기어 변속비로 변속하여 중립 기어 상태 및/또는 현재 맞물린 기어 변속비를 나타내는 신호를 보내는데 효과적인 변속기 오퍼레이터(29), 및 출력축(90)의 회전 속도를 감지하는 출력축 속도센서(100)를 포함한다.
변속기의 변속 오퍼레이터(27)는 공지된 형태중 어느 형태로도 될 수 있으며, 그 예는 미합중국 특허 제4,874,881호 및 제4,899,607호를 참조하면 알 수 있을 것이다.
앞서 언급한 장치는, 중앙처리장치(31)로 정보를 공급하고/또는 그로부터 명령신호를 받아들인다. 중앙처리장치(31)는, 선행기술에 공지된 바와 같이, 아날로그식 및/또는 디지털식 전자계산회로 및 논리회로를 포함할 수 있다. 중앙처리장치는 마이크로 프로세서를 기반으로 하는 것이 바람직할 것이며, 앞서 언급한 미합중국 특허 제4,595,986호를 참조하면 그 예를 찾아볼 수 있을 것이다. 또한, 중앙처리장치(31)는, 차량의 작동형태중 후진(R), 중립(N) 또는 전진구동(D) 형태를 차량 오퍼레이터가 선택할 수 있는 변속제어장치(33)로부터 나오는 정보를 수신한다. 전원(도시하지 않음) 및/또는 가압 유체원(도시하지 않음)은 전력 및/또는 공압을 여러 감지, 작동 및/또는 처리장치로 보낸다.
앞서 설명한 동력전달 계통 부품 및 이에 따른 제어는 선행기술에 공지되어 있으며, 미합중국 특허 제4,959,986; 4,576,065 및 4,445,393호를 참조하면 더욱 상세하게 이해할 수 있을 것이다. 여러 센서(21, 25, 98, 및 100)와 여러 오퍼레이터(23, 27, 29)는, 그에 의해 감지된 변수에 비례하는 아날로그식 또는 디지털식 신호를 발생시키는 공지된 형태의 구조중 어느 구조로도 될 수 있다. 마찬가지로, 여러 오퍼레이터(23, 27 및 29)는 중앙처리장치(31)로부터 나오는 출력지령 신호에 따라 작동을 실행하는 공지된 전기, 유압 또는 전기 유압형중 어느 형태로도 될 수 있다.
직접 입력외에, 중앙처리장치(31)에는 적어도 오퍼레이터(23, 및 센서(25) 및/또는 98)로부터 나오는 입력신호를 미분하여 엔진, 변속기 입력축 및/또는 변속기 출력축의 회전 가속도 및/또는 감속도를 나타내는 신호를 계산하는 회로가 마련될 수 있다. 또한, 중앙처리장치(31)에도, 변속기(11)가 특정 기어 변속비로 맞물리는 것을 검증 및 확인하기 위해 센서(98 및 100)로부터 나오는 입력신호를 비교하는 회로 및 논리법칙이 제공될 수 있다.
자동 변속기(11)의 구조에 대한 설명은 도 2를 참조하면 알 수 있을 것이다. 복합 변속기(11)는, 레인지형 보조 결합부(14)와 직렬로 연결된 다단 변속형 변속기의 주결합부(12)를 포함한다. 변속기(11)는, 하우징(H)에 수용되어 있는 한편, 구동가능 상태로 엔진 크랭크축(20)에 연결된 입력 또는 구동판(18), 및 회전가능상태로 변속기 입력축(16)에 고정된 피구동부(22)를 지닌 맞물림(통상적일 때) 및 분리 선택 가능형 마찰 마스터 클러치(C)를 통해 디젤엔진(E)과 같은 원동기에 의해 구동되는 입력축(16)을 포함한다.
선행기술에 공지되어 있듯이, 비교적 신속한 상단변속(quicker upshifting)을 제공하도록 중앙처리장치(31)에 의해 작동되는 입력축 브레이크(B)가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
변속기(11)와 유사한 여러 변속기가 선행기술에 공지되어 있고, 그 내용이 참고로 여기에 인용된 미합중국 특허 제3,105,395; 3,283,613; 4,754,665 및 5,193,410호를 참조하면 이해할 수 있을 것이다.
변속기의 주결합부(12)에 있어서, 입력축(16)은, 실질적으로 동일한 다수의 중간축 어셈블리(26), (26A)를 실질적으로 같은 회전속도로 구동시키기 위해, 입력기어(24)를 이동시킨다. 2개의 실질적으로 동일한 중간축 어셈블리가 입력축(16)과 동축 방향으로 배열된 주축(28)의 양쪽 맞은편 제공되어 있다. 각각의 중간축 어셈블리는 하우징(H)의 베어링(32), (34)에 의해 지지된 중간축(30)을 포함하며, 그 일부만이 개략적으로 도시되어 있다. 각각의 중간축에는, 같이 회전하기 위해 고정된 동일한 그룹의 중간축 기어(38), (40), (42), (44), (46), (48)가 제공되어 있다. 주축(28) 주위의 다수의 주축 기어(50), (52), (54), (56) 및 (58)는, 선행기술로 공지된 바와 같이, 죠우클러치칼라(60, 62 및 64)를 이동시킴으로써, 주축과 함께 회전시키기 위해, 한번에 하나씩 주축(28)에 선택적으로 클러치 연결가능하다. 또한, 클러치 칼라(60)는, 입력축(16)과 주축(28) 사이에 직접 구동관계를 제공하기 위해 입력 기어(24)를 주축(28)에 클러치 연결시킨다.
통상, 클러치 칼라(60), (62) 및 (64)는, 선행기술에 공지되어 있듯이, 액츄에이터(27)와 관련된 변속 포오크에 의해 축방향으로 위치하고 있다. 클러치 칼라(60), (62) 및 (64)는 공지된 복동식 비동기 죠우 클러치형이다.
주축 기어(58)는 후진기어이고, 종래의 중간 아이들러 기어(도시하지 않음)에 의해 중간축 기어(48)와 계속 맞물려 있다. 변속기의 주결합부(12)가 5단 변속형 전진 변속비를 제공할지라도, 주축 구동 기어(56)를 주축(28)에 구동가능 상태로 연결시키는 전진용 최저 변속비는, 높은 기어감속인 경우, 악조건에서 차량을 시동하는 데만 이용되지만 고변속 레인지에서는 통상 사용되지 않는 저 또는 "서행(creeper)" 기어라고 할 수 있다. 따라서, 변속기의 주결합부(12)가 5단 변속형 전진변속비를 제공할지라도, 4개만의 전진 변속비가 이와 함께 이용되는 변속기의 보조 결합부(14)와 복합연결되기 때문에, "4 + 1" 주결합부라고 한다.
죠우 클러치(60), (62) 및 (64)는, 액츄에이터(27)에 의해 예시되어 있듯이, 중앙의 분리위치 또는 완전 우측 맞물림 위치 또는 완전 좌측 맞물림 위치에 위치한다는 점에서, 3 위치 클러치이다. 공지되어 있듯이, 클러치(60), (62) 및 (64)중 하나의 클러치만이 소정의 시간에 맞물릴 수 있고, 주결합부 연동수단(도시하지 않음)이 중립상태로 다른 클러치를 잠그도록 제공되어 있다.
변속기의 보조 결합부(14)는 2개의 동일한 보조 중간축 어셈블리(74), (74A)를 포함하며, 그 각각은 하우징(H)내 베어링(78), (80)에 의해 지지된 보조 중간축(76)을 포함하고, 이와 함께 회전하는 2개의 보조 결합부 중간축 기어(82),(84)를 지탱하고 있다. 보조 중간축 기어(82)는 지지 레인지/출력 기어(86)와 계속 맞물려 있는 반면, 보조 결합부의 중간축 기어(84)는 변속 출력축(90)에 고정된 출력축 기어(88)와 계속 맞물려 있다.
2 위치 동기 죠우 클러치 어셈블리(92)(이는 도시하지 않은 변속 포오크에 의해 축방향상에 위치함) 및 레인지 섹션 시프팅 액츄에이터 어셈블리는, 저단 변속 작동에 대해서는 기어(86)를 주축(28)에 클러치 연결시키거나, 복합 변속기(11)에 대한 직접 또는 고단 변속 작동에 대해서는 기어(88)를 주축(28)에 클러치 연결시키도록 제공되어 있다.
변속기의 보조 결합부(14)가 스퍼(spur) 또는 헬리컬형 기어링을 이용하는 2단 변속부로 도시되었을 지라도, 본 발명은 3개 또는 그 이상 선택 가능한 영역의 변속비를 지닌 스플리터(splitter) 또는 스플리터/레인지 복합(range)형 보조결합부 또는 유성형 기어링을 이용하는 복합 변속기에 또한 응용할 수 있다. 또한, 하나 이상의 클러치(60), (62) 또는 (64)는 동기화 죠우 클러치형일 수 있고, 변속기의 결합부(12) 및/또는 (14)가 단일 중간축형일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제어장치/방법에 의해 자동화된 중형(heavy duty)기계식 기어변경 변속기에 활용되는 일반적인 죠우 클러치 구조를 도시한다. 주축(28) 주위의 주축 기어(54 및 56)는 반경방향으로 이동가능한 상태로 스페이서 부재(102)에 의해 주축(28)에 대해 소정의 축방향 위치에서 유지되어 있다. 이는 미합중국 특허 제3,894,621호 및 제4,949,589호에 개시되어 있고, 이를 참고로 여기에 인용했다. 클러치 칼라(62 및 64)에는 주축(28)의 외경 면에 제공된 외부스플라인(106)과 이동가능 상태로 맞물리는 내부 스플라인(104)이 마련되어 있다. 클러치 칼라(62, 64)는, 액츄에이터(27)에 의해 각각 제어되는 변속 포오크(108, 110)에 의해 주축(28)상에 축방향으로 위치하고 있다. 클러치 칼라(62)에는 주축 기어(54)에 제공된 죠우 클러치 이빨(114)과의 맞물림을 선택할 수 있는 토우 클러치 이빨(112)이 제공되어 있다. 클러치 칼라(64)에는 주축 기어(56)상에 마련된 죠우 클러치 이빨(118)과의 맞물림을 선택할 수 있는 죠우 클러치 이빨(116)이 제공되어 있다.
공지된 바와 같이, 주축 기어(54)를 주축(28)에 원활하게 맞물리기 위해, 클러치 칼라(62)는, 주축 기어(54)가 주축(28) 및 이와 함께 회전하는 클러치 칼라(62)의 회전속도와 실제적으로 같은 회전속도로 회전할 때, 클러치 칼라(62)가 오른쪽으로 이동하여 클러치 이빨(112)이 클러치 이빨(114)과 맞물리도록 해야 한다. 보조 결합부(14)가 고 또는 저변속비로 맞물림을 유지하고 있다고 가정하면, 클러치 칼라와 주축(28)의 회전속도는 출력축(OS)의 회전속도 및 보조 결합부의 변속비에 의해 결정된다. 변속기 주 결합부(12)의 기어변경 작동도중에, 차량의 속도, 및 이에 따른 출력축(90)의 회전속도는 일정하게 된다. 주축 기어(54 및 56)의 회전속도는 기어변속비의 함수이면서 입력축(16)(IS)의 회전속도에 대한 함수이기도 하다. 따라서, 동기상태로 주축 기어중 하나를 맞물리기 위해, 상단 변속 브레이크(B)의 작동 및/또는 엔진(E)의 연료주입량의 제어에 의해 입력축(16)의 속도가 조절된다. 선행기술에 공지되어 있듯이, 특정 목표기어비의 맞물림을 위해 정확한동기상태에서, IS = OS x GRTARGET이고, 클러치(C)가 미끄러지지 않고서 완전 맞물린다면, ES = IS = OS x GRTARGET이다. 실제로는, 죠우 클러치 부재가 약 20∼40 RPM 정도의 소정량 만큼 동기화 속도로부터 벗어나 있다면, 허용 가능한 변속이 이루어질 수 있다. 따라서, 특정 목표기어비를 맞물리는 동기화 변속 영역은 IS =(OS × GRTARGET) ± 약 20∼40 RPM 이다.
선행기술의 전자동 또는 부분 자동 변속장치에 있어서, 여러 액츄에이터의 반응 시간은, 엔진 및/또는 입력축의 회전속도에 대한 변화율이기 때문에, 공지된 소정의 값이다. 이들 변수를 토대로, 입력축이 실제 동기화 속도에 접근함에 따라, 중앙처리장치(31)는, 예상 입력축 회전속도(ISE)가 출력축 속도와 목표기어비를 곱한 값에다 소정의 상수를 더하거나 뺀 값과 같아질 때, 클러치 이빨이 맞물린다고 예상하면서, 선택한 목표 기어 변속비로 변속하도록 여러 액츄에이터로 출력 지령 신호를 보낸다.
본 발명의 제어장치/방법에 따르면, 도 4에서 흐름도가 도시되어 있다.
도 4에 따르면, 1단계에서, 목표 기어 변속비(GRT)로 상단변속 또는 하단변속이 필요한지의 여부를 판단하여, 변속이 필요하지 않은 경우(아니오인 경우) 도 4의 흐름도로부터 빠져 나가고 변속이 필요한 경우(예인 경우) 2단계로 넘어간다.
2단계에서는, 기어가 중립(N) 상태에 있는지의 여부를 판단하여 기어 중립 상태가 아닌 경우(아니오인 경우) 기어를 중립(N)으로 이동시킬 것을 명령한후 다시 기어 중립 상태 여부를 판단하는 단계로 되돌아 가며, 기어 중립 상태인 경우(예인 경우) 3단계로 넘어간다.
3단계에서는, 입력축 속도(IS) 및 출력축 속도(OS)를 읽어 들인 후 4단계로 넘어간다.
4단계에서는, 예상 입력축 속도(ISE)로 하여금 (OS*GRT) + X보다는 작거나 같게 하고 (OS*GRT) - Y보다는 크거나 같게 되도록 시도하게 한다. 즉, (OS*GRT)+X≥ ISE≥ (OS*GRT)-Y로 되도록 시도하게 한 후 5단계로 넘어간다.
5단계에서는, 예상 입력축 속도(ISE)가 (OS*GRT) + X보다 작거나 같고 (OS*GRT) - Y보다 크거나 같은 영역 내에 있는지의 여부를 판단하여, (OS*GRT) + X ≥ ISE≥ (OS*GRT) - Y가 아닌 경우(아니오인 경우) 4단계로 되돌아가며, (OS*GRT) + X ≥ ISE≥ (OS*GRT) - Y인 경우(예인 경우) 6단계로 넘어간다.
6단계에서는, 기어 중립(N) 상태로부터 목표 기어 변속비(GRT)로 되도록 변속을 시작하게 한다.
즉, 동기화 영역은, (OS*GRT) + X ≥ ISE≥ (OS*GRT) - Y일 때, ECU 가 죠우 클러치로 하여금 맞물리게 하도록 규정된다.
여기서, OS = 출력축 속도, GRT= 목표 기어 변속비의 수치비, ISE= 상기 목표 기어 변속비와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 최초 확동 맞물림 시점에서의 예상 입력축 속도, X는 제로 보다 크거나 같고, Y는 제로 보다 크거나 같다. 그리고, X + Y의 합은, 함수 값이 GRT의 값에 따라 변하는 GRT의 함수값(fGRT)또는 최소 상수값((X+Y)MIN) 중 더 큰 값이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같은 본 발명의 제어장치/방법에 대한 흐름도를 참조하면, 값(ISE)은, 통상 경과시간이, 중앙처리장치(31)로부터 나오는 출력 지령 신호에 응답하여 목표 기어 변속비와 관련된 죠우 클러치 이빨의 초기 맞물림을 이루게 하는 여러 오퍼레이터에 대한 경과 시간과 입력축 회전속도에 대한 경과시간이 같아진 후의 입력축의 회전속도에 대한 예상값이다.
X 또는 Y중 더 큰 값이, 위에서 언급한 미합중국 특허 제5,052,535호에 개시되어 있듯이, 목표 기어 변속비중 가장 큰 허용 가능 변속값의 함수로 선택된다.
저단 기어 변속비(높은 수치 기어감속)에 있어서, X + Y의 값은, 최소값이 45 RPM 이 될 때까지, 목표 기어 변속비의 기어 감속의 수치 값에 따라 변한다. 도 5를 참조하면, X + Y 는((20*GR)-19) 또는 45 중 더 큰 값으로 선택된다.
전진용 10단 변속 변속기의 도 1∼도 5의 저속 고기어 감속비에서, 좀 더 확대된 동기화 영역을 이용하는 것이 바람직한 한편 허용가능하다. 차량이 비탈길을 오를 때, 즉 ES/IS 및 OS 가 감소할 때, 상단 변속을 보장하기 위해, 비교적 동기화 영역이 넓을 것이 요구된다. 또한, 변속비에 있어서, 기어감속이 크다면 동력전달계통 부품의 반발율이 낮아지거나 부드럽게 되어 동기화 죠우 클러치의 맞물림으로부터 나오는 소음을 감소시킨다.
이에 대한 예외는, 변속영역 복합 변속기에서 일어난다. 이는 미합중국 특허 제5,193,410호에 개시되어 있고, 6단에서 7단으로의 상단변속 또는 5단에서 7단으로의 상단변속의 복합 영역 상단변속에서 변속영역 결합부 동기화기의 적절한 작동을 보장하기 위해, 입력축이 항상 정확한 동기 속도보다 작은 속도에서, 즉 (OS*GR) > IS ≥ (OS*GR)-K에서 회전하도록, 변속기를 밀쳐서 목표 기어 변속비의 주결합부 죠우 클러치를 맞물림으로써, 변속의 질이 절충될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명은 예시를 목적으로 할 뿐이며, 본 특허청구범위에서 청구한 바와 같은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는다면, 여러 부품 및 그 단계에 대한 수정 및 재배열이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제어방법/장치에 의해 제어되는 특정 형태의 자동기계 변속기 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 제어장치/방법에 의해 제어되는 차량기계 변속장치의 개략도.
도 3은 도 1 및 도 2의 자동기계 변속장치에 이용되는 포지티브 죠우 클러치 어셈블리의 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 제어장치/방법의 흐름도.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 변속기에 대한 수치 기어감속비 및 허용오차 인자값의 차트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 변속장치
112/114, 116/118 : 확동 죠우 부재
9 : 출력축
23, 27, 29 : 시스템의 오퍼레이터

Claims (8)

  1. 맞물림 및 분리 가능한 여러 쌍의 확동 죠우 부재(112/114, 116/118)가 각각 관련된 다수의 선택 가능한 기어 변속비(GR)를 지닌 다단 변속형 기계 변속기를 포함하며, 비확동형 커플링(C)에 의해 구동가능 상태로 원동기(E)에 연결된 입력축(16)과, 차량의 휠과 구동 연결시키는 출력축(90)과, 입력축 회전속도(IS) 및 출력축 회전속도(OS)를 나타내는 입력신호를 수신하여 소정의 논리법칙에 따라 출력 지령 신호를, 선택된 여러 쌍의 확동 죠우 클러치 부재에 대한 맞물림 및 분리선택 가능형 변속기 오퍼레이터(27)를 포함하는 시스템의 여러 오퍼레이터(23, 27, 29)로 보내는 중앙처리장치(CPU)를 포함하며, 변속기 오퍼레이터가 출력 지령 신호에 응답하는 상기 여러 오퍼레이터에 필요한 시간을 포함하는 응답시간을 지니며, 선택된 여러 쌍의 확동 죠우 클러치 부재를 분리위치에서 최초 확동 맞물림 위치로 이동시키는 차량 자동 기계 변속기 장치(10)의 변속을 제어하는 방법에 있어서,
    OS = 출력축 속도(단위 : RPM), GRT= 목표 기어 변속비의 수치비, ISE= 상기 목표 기어 변속비와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 최초 확동 맞물림 시점에서의 예상 입력축 속도(단위 : RPM), X ≥ 0, Y ≥ 0, fGRT가 GRT가 증가 및 감소함에 따라 값이 증가 및 감소하는 GRT에 대한 함수라 할 때 X + Y = fGRT또는(X + Y)MIN중 어느 것이든 더 큰 값, (X + Y)MIN은 최소 상수값이라 하면,
    식 (OS*GRT) + X ≥ ISE≥ (OS*GRT) - Y이 성립될 때, 출력지령 신호를 상기 여러 오퍼레이터로 보내어 목표 기어 변속비(GRT)와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 맞물림을 개시하게 하는 것을 특징으로 하는 변속 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,(X + Y)MIN은 45 RPM 인 변속 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,(X + Y)MIN은 30 RPM인 변속 제어방법.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 변속기는 복합 레인지 상단 변속용만의 레인지형 복합 변속기이고, 상기 방법은 식(OS*GRT)> ISE≥(OS*GRT)- K(여기서 K 는 RPM) 일 때, 목표 기어 변속비와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 맞물림을 시작하게 하는 것을 특징으로 하는 변속 제어 방법 .
  5. 맞물림 및 분리 가능한 여러 쌍의 확동 죠우 부재(112/114, 116/118)가 각각 관련된 다수의 선택 가능한 기어 변속비(GR)를 지닌 다단 변속형 기계 변속기를 포함하며, 비확동 커플링(C)에 의해 구동 가능 상태로 원동기(E)에 연결된 입력축(16)과, 차량의 휠과 구동 연결시키는 출력축(90)과, 입력축 회전속도(IS) 및 출력축 회전속도(OS)를 나타내는 입력신호를 수신하여 소정의 논리법칙에 따라출력 지령 신호를, 선택된 여러 쌍의 확동 죠우 클러치 부재에 대한 맞물림 및 분리선택 가능형 오퍼레이터(27)를 포함하는 시스템의 여러 오퍼레이터(23, 27, 29)로 보내는 중앙처리장치(CPU)를 포함하며, 변속기 오퍼레이터가 출력 지령 신호에 응답하는 상기 여러 오퍼레이터에 필요한 시간을 포함하는 응답시간을 지니며, 선택된 여러 쌍의 확동 죠우 클러치 부재를 분리위치에서 최초 확동 맞물림 위치로 이동시키는 차량 자동 기계 변속기 장치(10)의 변속을 제어하는 장치에 있어서,
    OS = 출력축 속도(단위 : RPM), GRT= 목표 기어 변속비의 수치비, ISE= 상기 목표 기어 변속비와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 최초 확동 맞물림 시점에서의 예상 입력축 속도(단위 : RPM), X ≥ 0, Y ≥ 0, fGRT는 GRT가 증가 및 감소함에 따라 값이 증가 및 감소하는 GRT에 대한 함수라 할 때 X + Y = fGRT또는(X + Y)MIN중 어느 것이든 더 큰 값, (X + Y)MIN은 최소 상수값이라 하면,
    식 (OS*GRT) + X ≥ ISE≥ (OS*GRT) - Y 이 성립될 때, 출력지령 신호를 상기 여러 오퍼레이터로 보내어 목표 기어 변속비(GRT)와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 맞물림을 개시하게 하는 것을 특징으로 하는 변속 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    (X + Y)MIN은 45 RPM인 변속 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    (X + Y)MIN은 30 RPM인 변속 제어장치.
  8. 제5항, 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 변속기는 복합 레인지 상단 변속용만의 레인지형 복합 변속기이고, 상기 방법은 식이 (OS*GRT) > ISE≥ (OS*GRT) - K (여기서 K는 RPM)일때, 목표 기어 변속비와 관련된 여러 쌍의 확동 클러치 부재의 맞물림을 시작하게 하는 것을 특징으로 하는 변속 제어장치.
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