KR100763128B1

KR100763128B1 - 기어변속 과정 제어방법

Info

Publication number: KR100763128B1
Application number: KR1020000058729A
Authority: KR
Inventors: 마틴 브란트; 군터 히트
Original assignee: 루크 라멜렌 운트 쿠플룽스바우베타일리궁스 카게
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2007-10-04
Also published as: FR2800146A1; KR20010050889A; DE10043420B4; IT1318973B1; US6468182B1; DE10043420A1; BR0004693A; ITMI20002158A0; FR2800146B1; ITMI20002158A1

Abstract

본 발명은 구동 엔진과 연결되고 마찰 클러치가 설치된 자동차의 동력 변속 트랜스미션의 변속 과정의 제어 방법에 있어서, 마찰 클러치의 열발생을 줄이도록 엔진 모멘트와 클러치 모멘트를 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.

마찰 클러치, 엔진 모멘트, 클러치 모멘트

Description

기어변속 과정 제어방법{METHOD OF CONTROLLING A GEAR-SHIFTING PROCESS}

도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예에서 변속 과정의 다양한 상태가 진행하는 동안에 시간에 따른 모멘트 진행을 도시한 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 방법의 선택적 실시예에서 도 1과 유사한 진행을 도시한 그래프.

본 발명은 구동 엔진에 연결되고, 마찰형 슬립 클러치와, 입력축과, 출력축이 설치되며, 구동 엔진은 엔진 모멘트를 생성하고, 마찰형 슬립 클러치는 클러치 모멘트를 전달하고, 동력 변속 트랜스미션은 출력 모멘트를 드라이브 트레인에 인가하는 구성을 갖는 자동차의 동력 변속 트랜스미션의 기어변속 과정을 제어하는 방법에 있어서, 상기 엔진 모멘트와 클러치 모멘트를 변화시켜 상기 마찰력 슬립 클러치의 온도 상승이 감소하도록 상기 동력 변속 트랜스미션의 기어변속 과정을 제어하는 방법에 관한 것이다.

삭제

승용차용 수동 트랜스미션에서는 변속을 위하여 내연기관으로부터 자동차의 드라이브 트레인(drive train)에 걸린 견인력을 차단하여야 하며, 이는 자동차 운전자 또는 액츄에이터에 의해서 마찰 클러치 형태의 스타팅 엘리먼트(starting element)를 연결해제함으로써 달성된다. 상기 견인력 차단은 변속시 마다 자동차 운전자가 느낄 수 있다. 또한, 자동 트렌스미션에서도 액츄에이터를 통하여 변속 시에 상기 견인력 차단이 이루어진다. 동력변속식 트랜스미션으로는 유성 기어(planetary gearing) 형태의 자동 트랜스미션(automatic transmission)이 알려져 있지만 실제적으로 사용하기에는 가격이 비싸다는 단점이 있다.

자동차의 변속 시에 안정감을 높이기 위하여, 차단이 없는 트랜스미션의 형태로 이루어진 동력변속 트랜스미션이 알려져 있으며, 상기에도 마찰 클러치 형태의 스타팅 엘리멘트가 설치되어 있으며, 트랜스미션의 입력축 또는 출력축에는 추가로 마찰형 슬립 클러치가 설치되며, 스타팅 클러치가 연결된 상태에서 트랜스미션 입력축에 작용하는 구동 엔진의 회전 모멘트는 상기 슬립 클러치를 통해서 트랜스미션의 출력축에 전달할 수 있게 되며, 그래서 동력 변속 트랜스미션의 기어 변속 중에도 회전 모멘트를 전달할 수 있게 되어 자동차의 드라이브 트레인에 구동 엔진의 견인력을 유지하면서 변속할 수 있게 된다.

상기의 차단이 없는 동력변속 트랜스미션으로 얻어지는 자동차의 안정감은 동력변속 클러치와 관련된 상기 추가의 마찰형 슬립 클러치의 특성에 따라서 달라진다. 상기 동력 변속 클러치의 열부하는 최대 견인력 하에서 기어 변속 시에 특히 아주 높아지는데, 이는 견인력 차단이 회피가능하다면 이러한 종류의 트랜스미션이 구동 엔진으로부터 전체 구동 모멘트를 자동차의 드라이브 트레인에 전달할 수 있기 때문이며, 또한 다른 경우에는 자동차가 구동 엔진에서 전달된 엔진 모멘트로 자동차가 전속력으로 가속할 때 자동차 운전자가 견인력의 제동을 결정할 수 있기 때문이다.

동력 변속 클러치의 열부하는 동력 변속 트랜스미션의 고단 기어 쪽으로 작용함에 따라서 증가한다. 정상적인 전진 방향의 5단 기어를 갖는 동력 변속 트랜스미션이 자동차에 설치된 경우에는, 기어가 트랜스미션의 4단에 물려있을 때 보다 5단에 물려있을 때 동력 변속 클러치의 열부하는 더 높아진다. 상기 트랜스미션에서 동력 변속 클러치는 트랜스미션의 5단 기어에서 작동하도록 하는데, 이는 다른 경우에 트랜스미션에서 4단에서 5단으로 변속은 견인력 하에서 더 이상 수행될 수 없고 견인력의 차단에 의해서 이루어질 수 있기 때문이다. 마찰형 슬립 클러치로 설치된 동력 변속 클러치의 높은 내구성을 얻기 위해서는 동력 변속 클러치의 열적 과부하를 방지하여야 한다.

본 발명의 목적은 동력 변속 트랜스미션의 높은 내구성을 유지하기 위하여 동력 변속 클러치의 열부하를 줄이는 동력 변속 트랜스미션의 변속 과정을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 가지는 방법을 사용하여 상기 단점을 해소하고자 하는 것이다. 본 발명에 따른 또 다른 장점은 또 다른 청구항에서 제공하고자 한다.

동력 변속 트랜스미션에서 변속 과정은 동력 변속 클러치를 거쳐서 전달되는 모멘트 또는 클러치 모멘트에 의해서 영향을 받는다. 클러치 모멘트는 기어 변속 시에 자동차의 드라이브 트레인에 전달된 출력 모멘트의 양과, 동기화 시간(synchronizing time) 및 변속 요구 시간과, 미끄럼 연결때문에 동력 변속 클러치에서 발생되는 열과, 동력 변속 클러치를 통해서 전달된 동력의 양에 따라서 영향을 받는다. 전체적인 변속 과정 중에 출력 모멘트는 동력 변속 클러치를 통해서 전달되는 클러치 모멘트를 거쳐서 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 클러치 모멘트를 통한 출력 모멘트의 제어는 동력 변속 클러치의 미끄럼 마찰 접촉부에 의하여 생기는 열의 형태로 동력 변속 클러치에 에너지의 높은 축적을 야기시킨다. 2개 이상의 마찰 라이닝을 갖는 마찰형 슬립 클러치 또는 다수의 마찰 라이닝을 갖는 적층형 디스크 클러치와 같이 설계된 동력 변속 클러치에 있어서, 상기 열은 클러치 압축판과 디스크 또는 디스크들에서 대류, 열방출 또는 열전달에 의하여 배출되지만, 동력 변속 과정이 신속하게 연속하여 수행된다면 각각의 동력 변속들 사이에서 동력 변속 클러치의 효과적인 온도 저하 없이 동력 변속 클러치의 높은 열부하가 생기게 된다.

본 발명은 동력 변속 클러치에 전달되는 에너지를 감소시킬 수 있는 기어 변속 공정을 제어하는 유익한 방법을 제공함으로써 상기 문제점을 해결한다. 상기 방법은 또한 동력 변속 트랜스미션이 설치된 자동차의 연료 소비량에 유익한 효과를 갖지만 차단이 없는 동력 변속 과정에서 요구된 변속 안정성에 악영향을 미치지 않는 장점이 있다.

본 발명의 방법 하에서, 구동 엔진에 연결되고 마찰 클러치를 설치한 자동차 동력 변속 트랜스미션에서의 변속 과정은 엔진 모멘트와 클러치 모멘트는 마찰형 슬립 클러치에 전달되는 열을 줄일 수 있고, 또한 마찰형 슬립 클러치의 온도 상승을 줄일 수 있도록 가변되는 방식으로 동작한다. 상기 내용을 좀더 다르게 표현하면, 본 발명에 따른 방법에 따라서 동력 변속 과정으로 수행되는 변속 과정에서는 엔진 모멘트 뿐만 아니라 클러치 모멘트도 가변하게 되는데, 이러한 가변은 동력 변속 클러치로 도입되고 열로 변환된 에너지의 양이 단지 동력 변속 클러치의 클러치 모멘트만이 가변하고 엔진에 의해서 생성된 모멘트가 변속 과정에서 일정하게 머무르는 경우의 기어 변속 과정과 비교하여 감소되는 방식으로 수행된다.

상기 변속 과정의 제1단계에서, 현재 기어 단의 기어 클러치가 연결하고 있는 동안 자동차의 드라이브 트레인에 유입되는 구동 모멘트는 엔진 모멘트의 감소를 통하여 적어지게 된다. 동력 변속의 시작점에서 모멘트 레벨은 동력 변속 클러치를 사용하는 것보다는 오히려 엔진 제어 시스템의 조정에 의해서 낮추어진다. 변속 과정의 시작점에서는 동력 변속 클러치는 연결해제된 상태에 있고 모멘트를 전달하지 않는다. 동력 변속 클러치가 동력 변속 트랜스미션의 입력축과 출력축 사이에서 모멘트를 전달하기 위해서 미끄럼 접촉부에 위치하기 때문에, 동력 변속 클러치를 통한 모멘트의 전달은 동력 변속 클러치의 온도 상승을 초래한다. 동력 변속 과정의 시작점에서 출력 모멘트는 엔진 모멘트의 제어를 통하여 적어지게 되며, 그래서 동력 변속 클러치에 부하가 없고 이에 따라서 동력 변속 클러치에는 에너지가 부과되지 않는다.

상기의 출력 모멘트의 감소가 일어난 후 제2단계에서, 동력 변속 클러치는 클러치 모멘트를 전달하기 위하여 접촉부에 연결하게 된다. 동력 변속 클러치에 의하여 구동 엔진의 견인력은 기어 변속 과정이 일어나는 동안에 자동차의 드라이브 트레인으로 흐름이 단절되지 않도록 한다. 동력 변속 클러치로부터 전달된 클러치 모멘트는 정해진 클러치 모멘트의 기울기에 의해서 결정된 변속 과정의 안정성 때문에 급격하게 높일 수 없으며, 그래서 상기 제2단계가 진행되는 동안에 동력 변속 클러치는 서서히 접촉부에 연결되도록 하고 클러치 모멘트를 높이도록 한다. 상기 과정에서 출력 모멘트는 계속 감소되고 동시에 엔진 모멘트를 다시 높이도록 한다. 엔진 모멘트가 엔진이 가능한 최대 모멘트 레벨로 증가하면, 최대치의 엔진 모멘트 하에서 자동차의 최대 가속 또는 최소 엔진 모멘트인 상태에서 자동차의 운전자는 현재 사용된 기어단이 연결해제(disengage)되는 과정 동안에 견인력의 단절을 경험하지 않을 것이다. 상기 변속 과정에서는 클러치 모멘트를 최소한 엔진 모멘트까지 높이기 때문에 동력 변속 클러치의 마찰면들 사이의 미끄럼은 비교적으로 높아지게 된다. 상기와 같이 클러치 모멘트와 엔진 모멘트를 동일하게 맞추기 위하여 필요한 시간을 짧게 유지한다는 장점이 있다. 그래서 본 발명에 따른 방법에 따르면, 엔진 모멘트와 동력 변속 클러치의 클러치 모멘트가 동일하면 현재 기어 단의 기어 클러치는 연결해제될 수 있다.

연결 해제 과정을 가능한 한 신속하게 실시하기 위하여, 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 동일하게 되기 전에 액츄에이터가 연결 해제력을 기어 클러치에 인가하면, 현재 사용된 기어단은 연결해제될 수 있고 현재 사용된 기어의 기어 클러치를 통해서 전달된 모멘트는 미리 결정된 요구치 보다 적게 되어, 연결 해제 과정의 시간은 짧게 유지될 수 있다. 상기에서 연결 해제 과정은 액츄에이터 엔진의 회전수를 관찰함으로써 확인할 수 있게 된다.

연결해제 과정이 수행된 후에 그리고 새로운 기어 단을 연결하기 전에, 동기화 과정이 생기며, 동기화 과정 동안, 출력 모멘트는 동력 변속 클러치를 통해 전달된 클러치 모멘트에 의하여 결정된다. 본 발명에 따르면, 출력 모멘트가 기어 변속 과정 후에 제공되는 출력 모멘트에 해당하도록 엔진 모멘트는 동기화에 적합하게 낮추어지고 클러치 모멘트는 조정되는 장점을 제공하게 된다.

동기화 동안에 미리 사용된 기어단은 더 이상 모멘트가 전달되지 않도록 이미 정지되고 새로이 연결된 기어단은 아직 모멘트를 전달하지 않으므로, 동기화 동안의 출력 모멘트는 동력 변속 클러치를 통해서 전달된 클러치 모멘트에 의해서 결정된다. 이것은 동기화 시간을 단축하기 위하여 엔진 제어 시스템이 허용하는 만큼 엔진 모멘트가 최소치로 신속하게 낮아지게 된다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 장점으로는 구동 엔진의 동기화 시간을 단축하기 위하여, 이미 사용된 기어단을 연결해제한 후에 엔진은 견인 상태로 놓고, 엔진이 관성 질량(inertia mass)에 의하여 계속 구동하는 시간을 단축하게 된다. 엔진이 견인 상태에 놓인 동안, 엔진과 트랜스미션 입력축의 회전수가 감소되고, 동기화 과정은 가속되며, 동기화 동안에 동력 변속 클러치에 전달되는 에너지는 감소하게 된다. 상기의 특징은 엔진을 가능한 한 신속하게 견인 상태로 놓고 적절하게 신속하게 반응하는 구동 엔진, 즉 신속하게 반응하는 내연기관을 전제조건으로 한다. 신속하게 견인 상태로 놓을 수 없는 내연기관에서 동기화의 단축을 위해서는 클러치 모멘트를 최대 엔진 모멘트로 높이고, 그래서 구동 엔진과 동력 변속 트랜스미션의 입력축의 회전수를 낮추게 된다는 장점이 있다. 상기 방법으로 높여진 클러치 모멘트는 드라이브 트레인에 대하여 구동 엔진을 능동적으로 감속하게 되고, 그래서 최대 엔진 모멘트 이상으로 클러치 모멘트를 상승함으로써, 동기화를 위해 필요한 시간을 단축시키게 되며, 동력 변속 클러치에 축적되는 에너지는 동기화 동안에 다시 감소된다.

본 발명에 따른 또 다른 장점은 동기화가 계속 이루어질 때 클러치 모멘트와 엔진 모멘트는 계속 동일한 값으로 설정된다는 것이다. 설치된 기어 단의 기어 클러치는 동력 변속 트랜스미션의 입력축과 출력축의 회전수와 가속이 동일하게 될 때 연결된다. 상기 연결과정 동안에는 동력 변속 클러치에 발생된 미끄럼 회전수는 적고, 클러치 모멘트는 최소한 엔진 모멘트에 해당하게 되어서, 동력 변속 클러치에 유입되는 에너지는 적게 된다. 새로운 기어 단의 기어 클러치가 연결되는 때, 동력 변속 클러치가 연결해제되고 이에 의해서 클러치 모멘트는 낮추어진다. 상기에서 동력 변속 클러치는 안정성을 고려한 구배로 개방하여야 하는데, 이는 동력 변속 클러치가 모멘트를 계속 전달하고 동력 변속 클러치를 반대로 개방하면 자동차의 드라이브 트레인에 출력 모멘트가 급격하게 변하여서 차단 급충격(switching jerk)을 일으킬 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 방법에서는 마찰형 슬립 클러치의 온도는 열적 과부하를 방지하기 위하여 감시하도록 한다. 동력 변속 클러치에서는 동력 변속 동안에 마찰에 의한 모멘트 전달에 의하여 열로 변환되는 에너지가 전달된다. 열은 대류, 열방사 또는 열전도에 의하여 클러치 압착판과 디스크에 최소한 부분적으로 유도되고, 동력 변속은 짧은시간 간격으로 이루어지고, 동력 변속 클러치의 온도는 열의 효과적인 배출이 없어 높아지게 된다. 동력 변속 클러치에 열적 과부하가 생기면 기계적 손상이 일어날 수 있게 된다.

본 발명에 따른 방법에서는 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것을 확인한 후에는 클러치 모멘트를 온도에 따라서 낮추게 된다. 클러치 모멘트의 상기와 같은 감소는 또한 동력 변속을 가능하게 하고, 클러치 모멘트의 감소를 통하여 변속 안정성을 감소시켜서 동력 변속 트랜스미션이 설치된 자동차의 운전자는 변속 안정성의 감소를 인지하게 되는데, 동력 변속 클러치의 온도가 정해진 것보다 너무 높아지게 되는 것은 자동차 운전자가 자동차를 규정대로 운행하지 않고 액셀레이터를 저속 기어에서 최대 견인력과 높은 회전수로 상향 변속 및 하향 변속을 급격하게 수행하는 방식으로 페달을 작동시키면, 이로 인하여 변속 안정성의 감소는 운전의 비정상적인 상태로 나타나게 된다.

본 발명에 따른 방법에서는 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것을 확인한 후에는 동력 변속 트랜스미션이 1단 기어로 하향 변속하는 것을 방지하는 장점이 있다. 1단에서 2단 기어 사이의 높은 단계 상승으로 인하여 특히 1단에서 2단으로의 동력 변속 과정은 동력 변속 클러치에 높은 열적 부하를 일으키게 된다. 견인력 하에서 1단에서 2단으로의 동력 변속 과정에 의하여 동력 변속 클러치의 온도가 계속 높아지는 것은 1단 기어로의 하향 변속을 방지함으로써 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서는 마찰 클러치의 온도가 너무 높은 것을 확인한 후에는 동기화 동안에 마찰 클러치는 연결해제시킬 수 있고 이로 인하여 모멘트가 전달되지 않게 된다. 상기로 인하여 견인력이 완전히 차단되어서 변속 안정성이 뚜렷하게 감소하게 되지만, 높은 온도를 명확하게 확인함으로써 동력 변속 클러치의 손상을 방지하게 된다. 상기의 동력 변속 트랜스미션이 설치된 자동차를 규정에 알맞게 사용하는 경우에는 동력 변속 클러치에 고온이 발생하지 않고, 운전자의 실수에 의한 결과는 차단 과정에서 완전한 견인력 단절로 나타나고 이로 인하여 변속 안정성이 낮아지게 된다.

또한, 본 발명에 따른 방법에서는 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것을 확인한 후에는 동력 변속 트랜스미션의 결정된 차단 회전수가 낮추어지고 이로 인하여 동력 변속 클러치로의 에너지 전달이 감소된다. 상기의 조치는 마찰형 슬립 클러치의 고온을 확인한 후에 과열의 정도에 따라서 선택적 또는 함께 이용할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 방법에서는 마찰형 슬립 클러치를 통해 전달된 동력을 감시하고 미리 결정된 최대 성능의 초과를 확인한 후에 클러치 모멘트를 최대 엔진 모멘트의 값으로 낮추어서, 동기화 동안에는 엔진 모멘트의 최대치 이상으로 클러치 모멘트의 모멘트 초과가 더 이상 일어나지 않도록 하고, 이에 의해서 동력 변속 클러치의 손상을 안전하게 방지할 수 있게 된다. 상기의 조치를 실시하여서 동력 변속 클러치의 손상을 방지하고 또한 동력 변속 클러치에 고온이 발생하기 전에 확인할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 특징은 다음과 같은 실시예를 도면을 사용하여 더욱 자세하게 설명한다.

< 실시예 >

변속 과정에서 무단 차단 트랜스미션의 동력 변속 클러치를 마찰 클러치로 설치하였을 때 단절이 없는 동력 변속 트랜스미션의 입력축과 출력축 사이에는 모멘트가 전달되고 자동차의 드라이브 트레인에 전달되는 엔진 견인력의 뚜렷한 단절이 방지되며, 이것은 견인 상태에 놓이고 마찰을 통하여 모멘트가 전달된다. 마찰에 의한 모멘트 전달은 동력 변속 클러치를 가열시키게 된다. 일반적으로는 동력 변속 클러치에 도입된 에너지는 동기화의 시간 진행에 따라서 동력 변속 클러치에 작용하는 모멘트와 동력 변속 클러치의 마찰 대상의 회전수 차이가 결정된다. 동기화에 필요한 시간은 동기화 동안의 엔진 모멘트와 클러치 모멘트 사이의 차이에 따라서 달라진다.

도 1의 도면은 본 발명에 따른 방법으로 변속 과정을 제어하고 동력 변속 트랜스미션이 설치된 자동차의 드라이브 트레인을 움직이게 하는 출력 모멘트(M_ab)의 진행을 도시한 것으로서, 동력 변속 클러치의 엔진 모멘트(M_V-Mot)와 클러치 모멘트(M_LSK)의 변속 과정 동안에 견인력 단절없이 시간에 따른 변화를 도시한 것이다. 상기에서 변속 과정은 각각의 단계(a에서 e)로 구분된다. 변속 과정에서는 단절이 없는 기어 변속 트랜스미션의 전체적 또는 부분적인 자동 변속 과정을 나타낼 수 있다.

변속 과정은 주어진 출력 모멘트(M_ab)에서 구동엔진의 회전 모멘트 특성에 따라서 주어진 회전수에 도달하였을 때 시작할 수 있다. 상기에 취급한 변속 과정에서는 견인력 하에서 실시한 상향 변속 과정, 즉 동력 변속 트랜스미션의 1단 기어에서 2단 기어로 변경 과정을 실시하는 것을 나타내는 것이다.

동력 변속의 시작점, 즉 1단계(a)에서 출력 모멘트는 현재 사용된 기어 클러치의 기어가 연결된 상태에서 엔진 제어 시스템의 조치에 의하여 낮아지고, 엔진 모멘트(M_V-Mot)는 자동차 운전자에게 안정감을 느끼게 하는 시간 구배와 함께 낮아지게 된다. 상기 변속 과정의 1단계(a)에서는 동력 변속 클러치(LSK)는 연결해제되어 클러치 모멘트를 전달하지 않으며, 또한 모멘트 전달에 의한 열적부하를 받지 않는다.

장점이 적은 방법에 따른 변속 과정의 상기 1단계 동안에 출력 모멘트는 엔진 제어에서 연관된 접촉부와 클러치 모멘트(M_LSK)의 상승을 통하여 변하게 되며, 1단계(a)에서는 동력 변속 클러치의 마찰 부품 사이의 최대 미끄럼 때문에 동력 변속 클러치에 높은 에너지가 유입되고, 이로 인하여 궁극적으로 방지되어야 하는 높은 열적 부하가 걸리게 된다. 본 발명에 따른 방법에서는 변속 과정의 시작점에서 엔진 모멘트를 줄여서 출력 모멘트를 감소시키게 된다.

1단계(a) 다음의 2단계(b)에서는 출력 모멘트가 계속적으로 감소한다. 그러나 변속 과정 동안에는 견인력이 유지되어야 하므로, 동력 변속 클러치(LSK)는 접촉부에 놓인다. 전부하로 진행된 변속 과정에서는, 견인력이 유지 또는 적게 감소하여서, 자동차 운전자가 안정하게 느끼는 차단 과정에 도달하게 되며, 2단계(b)에서는 가능한 엔진 모멘트가 최대치로 높아지게 된다. 동시에 동력 변속 클러치의 클러치 모멘트는 높아지게 되는데, 현재 기어 단이 연결해제하는 동안에 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 동일 값으로 되어야 하기 때문이다.

동력 변속 클러치는 본 발명에 따른 방법에서 출력 모멘트를 감소시키는 시작점에서 비활성으로 존재하고 출력 모멘트가 엔진 제어를 통하여 뚜렷하게 낮추어진 후에만 제역할을 수행하게 된다. 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 약간 동일한 값에 놓일 때, 현재 사용된 기어의 기어 클러치는 연결해제될 수 있게 된다. 상기는 3단계(c)의 시작점에서 나타난다. 상기 연결해제 과정을 가능한 한 신속하게 실시할 수 있도록, 2단계(b)에서는 기어 클러치와 기어축 슬리브(gearshift sleeve)에 액츄에이터의 연결 해제력을 부가하여서 기어 클러치가 연결해제되고 기어 클러치에 전달된 모멘트가 최소 한계치 이하로 떨어지도록 안정하게 설정한다. 액츄에이터 엔진의 회전수를 감지하여서 연결해제 과정을 감시할 수 있게 된다.

연결해제 과정의 3단계(c) 동안에는 엔진과 트랜스미션의 동기화가 일어난다. 이미 사용된 기어 단은 이미 결합해제되고 새로운 기어 단은 아직 접촉부에 위치하지 않으므로, 상기의 동기화 과정에서 자동차의 드라이브 트레인에 작용하는 출력 모멘트는 동력 변속 클러치를 통해 전달된 클러치 모멘트에 의해서만 정해진다. 동력 변속 클러치에서 열로 변환하는 에너지를 줄이기 위하여, 동기화 동안에 엔진 모멘트는 가능한 한 아주 낮은 값으로 낮추어지는 장점이 있다. 특별한 장점으로는 동기화 동안에 엔진을 엔진 브레이크 모드, 소위 드래그 모드로 신속하게 놓을 수 있어서, 적절한 제어 방법으로 엔진을 신속하게 제어할 수 있다는 것이다. 엔진이 드래그 모드에 놓인 때, 엔진과 트랜스미션 입력축의 회전수를 감소시키고 동기화 과정을 가속시키며, 동기화 동안 동력 변속 클러치에 에너지 축적이 적어져서 동력 변속 클러치의 열증가는 적어진다. 구동 엔진이 드래그 모드로 신속하게 전환될 수 없을 때 엔진의 동력이 적을 때는 동력 변속 클러치의 클러치 모멘트는 동기화 동안에 최대 엔진 모멘트로 높여지고 내연 기관의 관성에 의한 계속 주행은 단축되며, 엔진은 능동적으로 제동되며 상기 방법으로 동기화 시간은 다시 감소하게 된다. 상기에 의하여 동기화 단계 동안에는 동력 변속 클러치에서는 에너지 전달이 다시 감소하게 된다. 상기 방법에서는 클러치 모멘트의 과도한 상승이 최대 엔진 모멘트를 거쳐서 동력 변속 클러치의 증가된 열부하를 일으킬 수 있으며, 동력 변속 클러치의 온도를 감시하여서 확인할 수 있는 것에 유의하여야 한다.

새로운 기어 단을 연결하기에 필요한 목표 회전수를 동기화 과정을 통하여 달성하는 경우에는, 연결하는 스위칭 부품의 회전수와 가속이 동일할 때 새로운 기어 단의 기어 클러치는 연결하게 된다. 상기에서 엔진 모멘트가 클러치 모멘트에 일치하는 것은 도 1의 3단계(c) 말기에서 볼 수 있다. 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 동일한 값에 놓이고 동력 변속 클러치의 미끄럼 회전수가 낮기 때문에, 연결 단계(d) 동안에는 동력 변속 클러치에 대한 에너지 전달은 적어진다.

새로운 기어 단의 연결 과정을 종료한 후에는 동력 변속 클러치는 안정감에 따라서 정한 구배, 즉 클러치 모멘트가 안정감에 따라서 낮추어지는 구배에서 연결해제되고, 상기 과정은 가능한 한 신속하게 진행하는 것에 유의하여야 하는데, 이는 동력 변속 클러치가 계속 모멘트를 전달하고 따라서 열이 발생하는 미끄럼 상태에 놓이기 때문이다.

전체 모멘트 전달 동안에 동력 변속 클러치는 열적 부하를 받으므로, 온도 센서를 설치하여서 동력 변속 클러치의 온도를 감시하거나 온도 모델을 사용하여서 동력 변속 클러치의 실제 온도를 계산하여 정할 수 있다는 장점이 있다.

상기와 같은 계산적 결정에서는 출력 온도로 냉각수 온도 또는 시동 시 자동차의 오일 온도를 사용할 수 있다. 상기 온도(T_LSK)를 사용하여 동력 변속 클러치의 온도를 결정하는 방법을 초기화할 수 있다. 하기 다이어그램은 동력 변속 클러치의 온도를 결정하는 순서도를 나타낸다.

시작 단계 S1을 지난 후에 단계 S2에서는 동력 변속 클러치가 접촉부에 존재하여 마찰 발생 여부, 클러치 모멘트(M_LSK)가 0보다 큰 가의 여부를 확인하게 된다. 그러한 경우에는 다음 단계 S3에서 동력 변속 클러치의 한계 성능 도달 여부, 즉 최대 성능이 동력 변속 클러치에 도달하는 지 여부를 검사하여, 클러치 모멘트를 최대 엔진 모멘트까지 즉시 감소시켜서 동력 변속 클러치가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

동력 변속 클러치가 접촉부에 위치하지 않는 것을 단계 S2에서 확인한 경우에는 단계 S4에서 스위치 온도차(△T_Schalt)를 0으로 고정시키고, 동력 변속 클러치의 한계 성능이 도달하지 않았음을 확인하고, 변수(B_P_한계)를 0으로 고정시킨다.

단계 S5에서는 동력 변속 클러치의 한계 성능 도달 여부(B_P_한계 = 1) 또는 그렇지 않은가의 여부(B_P_한계 = 0)를 확인하게 된다.

단계 S6에서는 변속 과정에 따른 온도 상승을 클러치 모멘트(M_LSK)를 비롯하여 동력 변속 클러치의 미끄럼 회전수(△n_LSK) 및 열용량(C)을 사용하여 계산하게 된다.

다음 단계 S7에서는 대류, 열방사 또는 열전도에 의한 냉각을 클러치 압착판과 디스크의 계산에 포함시키고, 단계 S8에서는 동력 변속 클러치의 온도 변화를 스위칭 과정에 따른 온도 변화와 동력 변속 클러치의 냉각에 따른 온도 변화로 얻고, 단계 S9에서의 동력 변속 클러치의 온도(T_LSK)는 동력 변속 클러치의 온도 변화(△T_LSK)와 스위칭 과정의 온도로 얻는다.

상기 단계에서 동력 변속 클러치의 온도가 너무 높게 확인된 경우에는 확인된 온도 초과에 따라서 다양한 방법으로 대응할 수 있게 된다.

변속 과정 동안에 놓이는 최대 모멘트를 감소시킬 수 있으며, 최대 클러치 모멘트를 온도에 따른 형태로 최대 엔진 모멘트까지 감소시킬 수 있으며 동기화 과정에는 모멘트 상승이 더 이상 증가하지 않는다. 상기는 스위칭 과정이 계속적으로 부하 스위칭하도록 실시하지만 낮은 안정성으로 실시하는데, 이는 출력 모멘트가 동기화 과정에는 낮아지기 때문이다. 상기 동력 변속 트랜스미션이 설치된 자동차의 운전자는 스위칭 안정성의 감소를 확인할 수 있고 주행 방법에 따라서 적절히 변경할 수 있다.

2단 기어에서 1단 기어로 바꾸는 하향 변속 과정은 동력 변속 클러치의 너무 높은 온도를 확인한 경우에 방지할 수 있는데, 이는 후속하는 1단 기어에서 2단 기어로 바꾸는 상향 변속 과정은 1단과 2단 기어 사이의 큰 단계 상승으로 인하여 동력 변속 클러치에 최대의 에너지 전달이 이루어지는 것과 관련이 되어 있기 때문이다.

상향 변속 과정의 동력 변속 클러치의 고온을 명확하게 확인한 경우에는 견인력 단절을 통하여 실시하는 것이 가능하며, 그래서 엔진과 트랜스미션의 동기화 동안에는 동력 변속 클러치를 연결해제하고 엔진과 트랜스미션 동기화를 위한 구동 엔진의 견인 모멘트를 더 많이 공급하도록 한다.

동력 변속 클러치에서의 에너지 축적을 감소시키기 위하여 변속 회전수, 특히 동력 변속 클러치에 높은 에너지를 전달하는 동력 변속 트랜스미션을 저단 기어로 낮추어서 동력 변속 클러치의 미끄럼 회전수가 감소하도록 한다.

상기의 조치는 확인된 온도 초과의 정도에 따라서 제어를 할 수 있으며, 이와 반대로 동력 변속 클러치의 최대 성능을 초과한 것을 확인한 경우에는 클러치 모멘트를 최대 엔진 모멘트로 즉시 감소시켜서 동력 변속 클러치의 손상을 방지하도록 하는 장점이 있다.

도 2는 도 1에 도시한 것과 유사한 모멘트 진행을 도시한 것으로서, 차이점은 동기화 과정 동안에 클러치 모멘트(M_LSK)가 최대 엔진 모멘트(M_V-Mot)보다 뚜렷이 높아져서 동기화 시간, 즉 연결하려고 하는 기어단의 대응하는 엘리먼트들 사이의 회전수 차이를 감소시키기 위한 시간간격의 단축을 위하여 구동 엔진의 감속에 추가로 능동적으로 기여한다.

본 발명은 마찰형 슬립 클러치에 전달되어 온도 상승을 일으키는 에너지를 감소시킬 수 있는 변속 과정을 제어하는 방법에 관한 것이다. 동력 변속 클러치로 에너지가 전달되는 것은 모멘트가 전달되거나 마찰면에 회전수 차이가 생기는 경우에 나타난다. 동력 변속 클러치는 상향 변속 과정에서 구동 엔진과 트랜스미션 입력축을 트랜스미션 출력축에 대하여 제동을 걸어 자동차의 드라이브 트레인을 제동시킨다. 상기 동기화 과정은 드래그 모드에 있는 엔진의 엔진 모멘트의 감소 또는 엔진의 제어를 통하여 이루어질 수 있는데, 이는 엔진이 동기화 과정을 단축시키고 이를 통하여 동력 변속 클러치로의 에너지 전달을 줄이게 된다. 동력 변속 트랜스미션의 동기화 단계 전후에는 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 동일해져야 한다. 동기화 과정 동안에 클러치 모멘트가 최대 엔진 모멘트를 초과하는 경우에는 안정성을 정하는 구배로 클러치 모멘트를 높이거나 낮추어야 하는데, 이는 동기화 과정 동안에 클러치 특성은 출력 모멘트를 결정하고 클러치 모멘트의 급격한 변화를 방지하도록 한다. 상기와 반대로 엔진 모멘트의 급격한 변화는 구동 엔진을 신속하게 견인 상태에서 드래그 모드로 놓을 때 장점이 있으며, 동기화 시간의 단축에 기여하게 된다.

본 발명에 따른 청구항은 특허 보호권을 위한 선례가 없는 신규성을 가진 것이다. 출원인은 명세서와 도면에 공시된 특징을 청구항으로 청구하였다.

종속항에 사용된 관련항은 독립항의 실시예를 기준으로 하여 종속항 각각의 특징을 나타나도록 한 것으로서, 이것은 독립적이고 객관적인 보호권의 목표 달성을 포기하는 것이 아니라 관련된 종속항의 특징을 조합하는 것이다.

종속항의 대상은 기존의 기술 측면에서 우선권이 고유의 것이고 독립적인 발명을 만들 수 있으므로, 출원인은 독립적인 청구항의 대상 또는 부분 설명으로 만들 수 있다. 출원인은 또한 독립적인 종속항을 소유할 수 있으며, 종속항은 상기의 종속항의 대상과 독립적인 형태로 나타내게 된다.

본 발명에 따른 실시예는 발명을 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 공지 사 항은 많은 변경과 개조가 가능하며, 특히 명세서와 실시예 및 청구항에서 기술한 내용의 변형체, 부품 및 조합체와 재료를 종합하거나 각각을 연결하는 것을 포함하고 있으며, 도면에 나타낸 특징에 관련된 부품 또는 공정 단계는 전문가가 발명의 해결 방법을 찾아내거나 새로운 공정 단계에 관련된 공정 순서를 실시할 수 있고, 상기에는 또한 제조 방법, 검사 방법 및 작업 방법도 해당하게 된다.

Claims

자동차의 동력 변속 트랜스미션의 기어변속 과정을 제어하는 방법-상기 동력 변속 트랜스미션은 구동 엔진에 연결되고 마찰형 슬립 클러치와, 입력축과, 출력축이 설치되며, 상기 구동 엔진은 엔진 모멘트를 생성하고, 상기 마찰형 슬립 클러치는 클러치 모멘트를 전달하고, 상기 동력 변속 트랜스미션은 출력 모멘트를 드라이브 트레인에 인가함-에 있어서,

상기 마찰형 슬립 클러치의 온도 상승이 감소되도록 상기 엔진 모멘트와 클러치 모멘트를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제1항에 있어서,

상기 기어변속 과정은 상기 동력 변속 트랜스미션이 견인력을 계속 전달하는 동안 상기 동력 변속 트랜스미션의 저속기어에서 고속기어로 변경하는 과정인 것을 특징으로 하는 제어방법.
제1항에 있어서,

상기 동력 변속 트랜스미션은 연결되거나 연결해제될 수 있는 기어 클러치를 갖는 기어단을 포함하고, 상기 기어변속 과정의 시작점에서 현재 연결된 기어 클러치가 연결되어 있는 동안 상기 엔진 모멘트를 저하시킴으로써 상기 출력 모멘트를 저하시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 기어변속 과정의 시작점에서 상기 마찰형 슬립 클러치는 클러치 모멘트를 전달하지 않는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 시작점 이후에 상기 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 동일해질 때까지 상기 엔진 모멘트와 클러치 모멘트를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 동일해질 때 현재 연결된 기어 단의 기어 클러치를 연결해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 기어 클러치는 액츄에이터를 갖고, 상기 현재 연결된 기어 클러치의 액츄에이터는 상기 엔진 모멘트와 클러치 모멘트가 동일하게 되기 전에 상기 현재 연결된 기어 클러치에 연결 해제력을 인가하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제3항에 있어서,

상기 엔진 모멘트를 가변시킴으로써 연결되려는 기어 단을 동기화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 출력 모멘트가 상기 기어변속 과정 후에 제공되는 후속의 출력 모멘트에 동일해지는 방식으로 상기 클러치 모멘트를 가변시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 구동 엔진을 드래그 모드로 설정함으로써 상기 동기화에 요구된 시간 간격을 단축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 클러치 모멘트를 최대 엔진 모멘트 이상으로 증가시킴으로써 상기 동기화에 요구된 시간 간격을 단축시키는 단계를 더 포함하고, 상기 구동 엔진과 입력축의 회전수를 낮추는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 기어단이 동기화되는 때, 상기 클러치 모멘트와 엔진 모멘트를 동일한 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제8항에 있어서,

상기 입력축과 출력축이 동일한 회전수와 가속을 가질 때 상기 기어단은 연결되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제1항에 있어서,

상기 기어변속 과정 후에 상기 마찰형 슬립 클러치는 연결해제되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제1항에 있어서,

열적 과부하를 방지하기 위하여 상기 마찰형 슬립 클러치의 온도를 감시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제15항에 있어서,

상기 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것으로 확인되면, 상기 클러치 모멘트를 상기 온도에 따라서 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제15항에 있어서,

상기 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것으로 확인되면, 동기화 동안에 상기 출력 모멘트를 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제15항에 있어서,

상기 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것으로 확인되면, 상기 동력 변속 트랜스미션이 1단 기어로 하향 변속하는 것을 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제15항에 있어서,

상기 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것으로 확인되면, 동기화 동안에 상기 마찰형 슬립 클러치를 연결해제된 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제15항에 있어서,

상기 마찰형 슬립 클러치의 온도가 너무 높은 것으로 확인되면, 기어변속의 초기에 미리 결정된 회전수를 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제1항에 있어서,

상기 마찰형 슬립 클러치를 통해서 전달된 동력을 감시하는 단계를 더 포함하고, 상기 동력이 너무 높은 것으로 확인되면 상기 클러치 모멘트를 낮추는 것을 특징으로 하는 제어방법.
제21항에 있어서,

상기 동력이 너무 높은 것으로 확인되면, 상기 클러치 모멘트를 상기 엔진의 최대 모멘트에 동일한 정도로 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.