KR100412738B1

KR100412738B1 - 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법

Info

Publication number: KR100412738B1
Application number: KR10-2001-0085557A
Authority: KR
Inventors: 박성훈; 장재덕; 심휴태
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-12-31
Also published as: KR20030055542A

Abstract

기존의 5속 파워 트레인을 이용하여 6속화를 실현함으로써, 새로운 파워 트레인의 개발 비용을 절감하고, 변속단별 감속비를 줄여 운전성능 및 연비향상에 기여할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법을 제공할 목적으로;

2개의 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 3개의 클러치와 2개의 브레이크, 1개의 원웨이 클러치로 훅크 업이 이루어지는 주변속부와;

싱글 피니언 유성기어셋트로서, 각 1개씩의 클러치, 브레이크, 원웨이 클러치로 훅크 업이 이루어지는 부변속부를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서,

상기 주변속부에서는 전진 1,2속에서 동일 감속, 전진 3속에서 감속, 전진 4, 5속에서 동속, 전진 6속에서는 증속의 상태로 출력되고,

상기 부변속부에서는 전진 1,3,4속에서 감속, 전진 2,5,6 속에서 동속으로 출력되도록 제어하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법 {METHOD OF CONTROLLING 6 - SHIFT IN AN AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 자동 변속기의 5속 파워 트레인을 이용하여 6속 변속이 이루어질 수 있도록 함으로써, 동력성능 향상 및 연비향상을 도모할 수 있도록 한 자동 변속기의 6속 변속 제어방법에 관한 것이다.

예컨대, 차량용 자동 변속기의 파워 트레인은 각 자동차 메이커에 따라 형식을 달리하면서 개발되어 적용되고 있는데, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 4속 및 5속 변속기가 주류를 이루고 있다.

이러한 예로서 5속 파워 트레인을 살펴보면, 도 1에서와 같이, 2개의 싱글 피니온 유성기어셋트(4)(6)로 이루어지는 주변속부(M)와, 1개의 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 부변속부(S)를 포함하여 이루어진다.

상기 주변속부(M)의 입력축(2)은 토오크 컨버터(TC)의 터어빈(T)으로부터 동력을 전달받아 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(4)(6)로 토오크를 전달하고, 이들 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(4)(6)의 상호 보완적인 작동으로 변속이 이루어져 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(8)와 연결되어 있는 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력될 수 있는 클러치 훅 업이 이루어진다.

그리고 상기 주변속부(M)는 출력요소로 작동하는 제1 유성 캐리어(8)와 제2 링기어(20)를 고정적으로 연결하고, 제1 링기어(14)와 제2 유성 캐리어(18)를 고정적으로 연결하되, 제1 선기어(12)와 제2 유성캐리어(18),그리고 제2 선기어(16)가 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)를 개재시켜 각각 입력축(2)과 가변 연결되어 3개의 입력요소를 보유하게 된다.

또한, 상기 제1 링기어(14)와 제2 유성 캐리어(18)를 연결하는 연결부재(22)가 제1 브레이크(B1)와 제1 원웨이 클러치(F1)에 의하여 하우징(24)에 가변 연결되고, 상기 제2 선기어(16)가 제2 브레이크(B2)에 의하여 하우징(24)에 가변 고정되어 2개의 고정요소를 보유하게 된다.

그리고 상기 부변속부(S)는 제3 링기어(32)가 입력요소가 되고, 제3 선기어 (28)가 출력요소로 작동하는 제3 유성 캐리어(30)와 제4 클러치(C4)를 개재시켜 연결됨과 동시에 제3 브레이크(B3) 및 제2 원웨이 클러치(F2)에 의하여 하우징(24)과 연결되는 구성이다.

이러한 파워 트레인의 변속과정을 살펴보면, 도 4 및 5에서와 같이, 1속에서는 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3)가 작동됨으로써, 주변속부(M)에서는 제1 선기어(14)를 통해 입력이 이루어지고, 제1 원웨이 클러치(F1)에 의해 반력요소로 작용하면서 가장 큰 감속비로 출력이 이루어지고, 부변속부(S)에서는 제3 선기어(28)가 반력요소로 작용하면서 제1속의 출력이 이루어지게 된다.

이러한 제1속의 상태에서 제2속으로의 업 시프트시에는 주변속부(M)의 제2 브레이크(B2)가 작동되면서 상기 제1속보다는 작은 감속비로 제2속의 출력이 이루어지고, 제3속으로의 업 시프트시에는 상기 제2속의 상태에서 상기 제2 브레이크 (B2)의 작동이 해제되고 제2 클러치(C2)가 작동 제어되면서 주변속부(M)에서는 직결의 상태가 되고, 부변속부에서는 상기 제1,2속에서와 같이 감속이 이루어지면서 제3속의 출력이 이루어지게 된다.

상기 제3속의 상태에서 제4속으로의 업 시프트시에는 주변속부(M)의 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되면서 오버 드라이브 상태가 되면서 제4속 출력이 이루어지고, 상기 제4속 상태에서 제5속으로의 업 시프트시에는 주변속부(M)에서는 상기 제4속과 같은 오버 드라이브 상태가 유지되면서 상기 제4속까지 작동 제어되고 있던 상기 부변속부(S)의 제3 브레이크(B3) 작동이 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동되어 직결의 상태가 되면서 제5속의 출력이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 변속과정을 즉, 감속, 동속, 증속관계를 표로서 나타내면 다음과 같다

	주변속부	부변속부
전진(D)	1속	감속	감속
	2속	감속	감속
	3속	동속	감속
	4속	증속(오버드라이브)	감속
	5속	증속(오버드라이브)	동속
후진(R)		감속	감속

그러나 상기와 같은 변속 제어는 전진 5속만을 실현함으로써, 동력 성능향상 및 연비향상에 한계가 있고, 다단화화 요구 추세에 부응하지 못한다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 5속 파워 트레인을 이용하여 6속화를 실현함으로써, 새로운 파워 트레인의 개발 비용을 절감하고, 변속단별 감속비를 줄여 운전성능 및 연비향상에 기여할 수 있도록 한 변속 제어방법을 제공함에 있다.

그리고 변속시 주변속부와 부변속부를 동시 제어하는 변속단을 최소화하여 충분한 변속감을 향상시키며, 5, 6단에서 부변속부를 직결 상태로 제어하여 내구력을 향상시킬 수 있는 변속 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 일예의 파워 트레인 스틱 다이어그램.

도 2는 본 발명에 의한 변속과정을 가시적으로 도시한 레버 해석법의 속도선도.

도 3은 본 발명에 의한 변속과정에서의 마찰요소 작동 요소표.

도 4는 도 1의 파워 트레인에 적용되는 종래 변속과정을 가시적으로 도시한 레버 해석법의 속도선도.

도 5는 도 4의 변속을 위한 마찰요소의 작동 요소표이다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 2개의 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 3개의 클러치와 2개의 브레이크, 1개의 원웨이 클러치로 훅크 업이 이루어지는 주변속부와;

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 파워 트레인의 스틱 다이어그램으로서, 이의 상세한 설명은 상기에서 설명하고 있는 바, 생략하며, 이하의 설명에서 각 구성품에 대한 부호는 도 1의 부호를 인용한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 변속 제어 과정을 설명하기 위한 속도선도 및 마찰요소의 작동도이다.

도 2에 있어서의 레버의 각 노드는, 주변속부(M)에서 제1 유성 캐리어(8)와 제2 링기어(20)가 고정적으로 연결되고, 제1 링기어(14)와 제2 유성 캐리어(18)가 고정적으로 연결되는 바, 1 노드(N1)가 제1 선기어(12), 제2 노드(N2)가 제1 유성 캐리어(8)와 제2 링기어(20), 제3 노드(N3)가 제1 링기어(14)와 제2 유성 캐리어(18), 제4 노드(N4)가 제2 선기어(16)로 설정된다.

그리고 부변속부에서의 레버 제5노드(N5)가 제3 링기어(32), 제6노드(N6)가제3 유성 캐리어(30), 제7노드(N7)가 제3 링기어(28)로 설정되며, 이의 노드 설정은 이미 공지된 방법이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, N,P 레인지에서는 입력이 이루어지지 않는 상태에서, 제1, 3 브레이크(B1)(B2)가 작동 제어된다.

이러한 상태에서 운전자가 전진을 위하여 셀렉트 레버를 D 레인지로 변환시키면, 상기 N 레인지 상태에서 제1 클러치(C1)가 작동 제어된다.

물론, 이때에는 제1 원웨이 클러치(F1)가 있기 때문에 제1 브레이크(B1)의 작동여부는 크게 문제시되지 않는다.

상기와 같이 제1 클러치(C1)가 작동되면서 제1 선기어(12)를 통해 입력이 이루어지고, 제1 브레이크(B1) 또는 제1 원웨이 클러치(F1)의 작동에 의하여 제1 유성캐리어(8)와 제2 링기어(20)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제1노드(N1)가 입력요소로 작동하고, 제3노드(N3)가 고정요소로 작용하면서 제2 노드(N2)를 통해 주변속부(M)에서의 제1속이 출력된다.

그러면 부변속부(S)의 입력요소인 제3 링기어(32)를 통해 입력이 이루어지고, 제3 브레이크(B3)의 작동에 의하여 제3 선기어(28)가 고정요소로 작동하게 됨으로써, 제5노드(N5)로 입력요소로 작용하고, 제7노드(N7)가 고정요소로 작동함으로써, 최종적으로 감속되면서 제6노드(N6)를 통해 제1속이 출력된다.

이러한 제1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛에서는 상기 제1속 제어 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동을 해제하고, 제4 클러치(C4)를 작동 제어한다.

그러면, 주변속부(M)에서는 상기 제1속과 동일한 출력이 이루어지고, 부변속부에서 제4 클러치(C4)의 작동으로 직결의 상태가 되면서 제2속의 출력이 이루어지게 된다.

이러한 제2속 상태에서 차속이 증가되면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 2속 상태에서 주변속부(M)의 제2 브레이크(B2)를 작동 제어하여, 고정요소를 제2 선기어(16)로 변환시키고, 부변속부(S)의 제3 브레이크(B3)를 작동 제어한다.

그러면, 주변속부(M)에서는 제1속 보다는 작은 감속이 이루어지면서 출력이 이루어지며, 부변속부에서는 감속이 이루어지면서 제3속 출력이 이루어지게 된다.

이러한 3속의 상태에서 차속이 증가하면, 트랜스미션 제어유닛에서는 상기 3속의 상태에서 주변속부(M)의 제2 브레이크(B2)의 작동을 해제하고, 제2 클러치(C2)를 작동 제어한다.

그러면, 주변속부에서는 제1 노드(N1)와 제3노드(N3)를 통해 2개의 경로로 입력이 이루어지게 되는 바, 직결의 상태가 되면서 입력과 동일한 출력이 이루어지며, 부변속부(S)에서는 상기 제3속의 상태를 유지하면서 제4속의 출력이 이루어지게 된다.

이러한 제4속의 상태에서 차속이 증가하면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 주변속부(M)는 상기 제4속의 상태를 유지하고, 부변속부(S)의 제3 브레이크(B3)를 해제함과 동시에 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

그러면, 주변속부(M)에서는 직결의 상태를 유지한 상태에서 출력이 이루어지고, 이의 출력은 다시 제4 클러치(C4)의 작동 제어로 직결의 상태가 된 부변속부를통해 그대로 출력되면서 제5속의 출력이 이루어지게 된다.

이러한 5속의 상태에서 차속이 증가하면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 주변속부(M)의 제1 클러치(C1)의 작동을 해제하고, 제2 브레이크(B2)를 작동 제어하여, 제3 노드(N3)가 입력요소로 작동하고, 제4노드(N4)가 고정요소로 작동하도록 제어하며, 부변속부에서는 상기 제5속과 같은 상태를 유지토록 제어한다.

그러면 주변속부(M)에서는 입력 보다 출력이 큰 오버 드라이브가 발생되어 출력이 이루어지고, 부변속부(S)에서는 이를 그대로 출력함으로써, 최고 변속단으로서의 제6속 출력이 이루어지게 되는 것이다.

또한, 후진 변속단에서는 주변속부(M)의 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)을 작동 제어하여 제4노드(N4)로 입력이 이루어지고, 제3 노드(N3)가 고정요소로 작동하도록 제어한다.

그리고 부변속부(S)에서는 제3 브레이크(B3)를 작동 제어하여 제5노드(N5)로 입력이 이루어지고 제7노드(N7)가 고정요소로 작동하도록 제어한다.

그러면, 부변속부(M)에서는 역전의 출력이 이루어지며, 부변속부(S)에서는 이를 감속시켜 출력함으로써, 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

도 2에서는 부변속부(S)의 회전 방향이 주변속부(M)의 회전방향과 동일한 것으로 도시하고 있으나, 실제로는 트랜스퍼 드라이브 기어(10)와 트랜스퍼 드리븐 기어(12)가 직접 치합되는 경우에는 부변속부(S)의 회전 방향이 반대로 이루어지며, 그 사이에 아이들 기어 또는 체인 연결의 경우에는 회전방향이 동일하게 이루어지게 된다.

상기와 같은 변속과정을 즉, 감속, 동속, 증속관계를 표로서 나타내면 다음과 같다.

	주변속부	부변속부
D(전진)	1	감속	감속
	2	감속(1속 동일)	동속
	3	감속	감속
	4	동속	감속
	5	동속	동속
	6	증속(오버드라이브)	동속
R(후진)	1	감속	감속

그리고 상기와 같은 변속 제어과정에서는 3 → 1, 4 → 2, 5 → 2 스킵 변속기 가능하며, 상기 3 → 1 스킵 변속시 제1 브레이크(B1)는 그의 기능을 제1 원웨이 클러치(F1)가 수행할 수 있으므로, 작동 제어가 불필요하다.

그리고 상기와 같은 변속 제어과정에서는 2 ↔ 3, 4 ↔ 2 변속을 제외하면, 주변속부(M)와 부변속부(S)의 동시 제어가 이루어지지 않아 이에 따른 제반 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 도 3에서 브레이크의 작동란에 "0"의 표시는 브레이크를 작동시킬 수도 있고, 작동을 시키지 않을 수도 있는 양립적인 것을 나타내는 것으로서, 이는 제1 원웨이 클러치(F1)가 작동하는 경우에는 제1 브레이크(B1)의 역할을 수행할 수 있고, 제2 원웨이 클러치(F2)가 작동되는 경우에는 제3 브레이크(B3)의 역할을 수행할 수 있기 때문이다.

또한, 2 ↔ 3, 4 ↔ 5 변속과정에서는 제2 원웨이 클러치(F2)의 작동 제어로 변속충격을 방지할 수 있게 되며, 변속과정에서의 마찰요소 작동/작동 해제 제어를실시함에 있어서는 해제되는 마찰요소의 제어를 실시한 후에 작동하는 마찰요소를 제어하는 것은 물론이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 5속 파워 트레인을 이용하여 6속화를 실현함으로써, 새로운 파워 트레인의 개발 비용을 절감하고, 변속단별 감속비차이를 줄여 운전성능 및 연비향상에 기여할 수 있게 된다.

그리고 변속시 주변속부와 부변속부를 동시 제어하는 변속단을 2 ↔ 3, 4↔ 2로 한정하여 그 외의 변속단에서 변속감을 향상시키며, 5, 6단에서 부변속부를 직결 상태로 제어하여 내구력을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

2개의 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 출력요소로 작동하는 제1 유성 캐리어와 제2 링기어를 고정적으로 연결하고, 제1 링기어와 제2 유성 캐리어를 고정적으로 연결하되, 제1 선기어, 제2 유성 캐리어, 제2 선기어를 각각 제1,2,3 클러치를 개재시켜 입력축과 가변 연결하고, 상기 제1 링기어와 제2 유성 캐리어를 연결하는 연결부재를 제1 브레이크와 제1 원웨이 클러치를 통해 하우징에 가변 고정하며, 상기 제2 선기어를 제2 브레이크에 의하여 하우징에 가변 고정하여 이루어지는 주변속부와;

싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제3 링기어가 입력요소가 되고, 제3 선기어가 출력요소로 작동하는 제3 유성 캐리어와 제4 클러치를 개재시켜 연결됨과 동시에 제3 브레이크 및 제2 원웨이 클러치에 의하여 하우징과 연결되는 부변속부를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서,

상기 주변속부에서는 전진 1,2속에서 동일 감속, 전진 3속에서 감속, 전진 4, 5속에서 동속, 전진 6속에서는 증속의 상태로 출력되고,

상기 부변속부에서는 전진 1,3,4속에서 감속, 전진 2,5,6 속에서 동속으로 출력되도록 제어됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.
제1항에 있어서, 주변속부의 전진 1,2 속에서는 제1 클러치의 작동 제어와 제1 원웨이 클러치의 작동으로 감속 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의6속 변속 제어방법.
제1항에 있어서, 주변속부의 전진 3속에서는 제1 클러치와 제2 브레이크의 작동으로 감속 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.
제1항에 있어서, 주변속부의 전진 4,5속에서는 제1, 2 클러치가 동시 작동되어 동속 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.
제1항에 있어서, 주변속부의 전진 6속에서는 제2 클러치의 작동과 제2 브레이크의 작동으로 증속 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.
제1항에 있어서, 부변속부의 전진 1,3,4속에서는 제3 브레이크의 자동으로 감속 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.
제1항에 있어서, 부변속부의 전진 2,5,6속에서는 제4클러치의 작동으로 직결되어 동속으로 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.
2개의 싱글 피니온 유성기어셋트로서, 출력요소로 작동하는 제1 유성 캐리어와 제2 링기어를 고정적으로 연결하고, 제1 링기어와 제2 유성 캐리어를 고정적으로 연결하되, 제1 선기어, 제2 유성 캐리어, 제2 선기어를 각각 제1,2,3 클러치를 개재시켜 입력축과 가변 연결하고, 상기 제1 링기어와 제2 유성 캐리어를 연결하는 연결부재를 제1 브레이크와 제1 원웨이 클러치를 통해 하우징에 가변 고정하며, 상기 제2 선기어를 제2 브레이크에 의하여 하우징에 가변 고정하여 이루어지는 주변속부와;

싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제3 링기어가 입력요소가 되고, 제3 선기어가 출력요소로 작동하는 제3 유성 캐리어와 제4 클러치를 개재시켜 연결됨과 동시에 제3 브레이크 및 제2 원웨이 클러치에 의하여 하우징과 연결되는 부변속부를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서,

상기 제1 클러치와 제 3 브레이크 및 제1 원웨이 클러치가 작동되는 제1속의 상태에서, 제3 브레이크의 작동을 해제하고, 제4 클러치를 작동시키는 1 → 2속 변속과정과;

상기 2속의 상태에서 제4 클러치의 작동을 해제하고, 제2, 3 브레이크를 작동 제어하는 2 → 3속 변속과정과;

상기 3속의 상태에서 제2 브레이크의 작동을 해제하고, 제2 클러치를 작동 제어하는 3 → 4속 변속과정과;

상기 4속의 상태에서 제3 브레이크의 작동을 해제하고, 제4 클러치를 작동 제어하는 4 → 5속 변속과정과;

상기 5속의 상태에서 제1 클러치의 작동을 해제하고, 제2 브레이크를 작동 제어하는 5 → 6속 변속과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의6속 변속 제어방법.
제 8항에 있어서, 2 ↔ 3, 4 ↔ 5 변속과정에서 제2 원웨이 클러치의 제어가 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.
제 8항에 있어서, 2 ↔ 3, 2 ↔ 4 변속단을 제외한 변속단에서는 주변속부와 부변속부에서 동시 제어가 이루어지지 않음을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 변속 제어방법.