KR101455862B1 - 자동 변속기 - Google Patents

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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 자동 변속기 내부의 회전 부재가 소정값 이상의 고회전이 되는 것을 방지하는 것이다.
본 발명은 복수의 회전 요소를 갖는 복수의 유성 기어와, 회전 요소의 회전을 선택적으로 정지시키거나, 또는 회전 요소 사이를 체결 상태로 하는 복수의 마찰 요소를 구비하고, 지령 변속단을 기초로 하여 복수의 마찰 요소의 체결 해방 상태를 절환함으로써 복수의 변속단을 실현하고, 입력축의 회전 속도를 변속하여 출력축으로부터 출력하는 자동 변속기에 있어서, 복수의 회전 요소 중, 입력축 및 출력축 이외인 소정의 회전 요소의 회전 속도를 연산하고(S12), 이 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높다고 판정되었을 때(S13), 복수의 마찰 요소를 전부 해방 상태로 한다(S15).
자동 변속기, 터빈, 유성 기어, ATCU, H&LR 클러치

Description

자동 변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 유단식 자동 변속기의 어느 하나의 마찰 요소에 과회전이 생기는 것을 방지하는 제어에 관한 것이다.
자동 변속기를 탑재한 차량에 있어서, 엔진 회전 속도 또는 터빈 회전 속도가 소정의 회전 속도를 상회하였을 때, 변속단을 업시프트시킴으로써 엔진의 회전 속도의 상승을 억제하여, 엔진을 보호하는 기술이 특허문헌 1에 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평9-89098호 공보
자동 변속기의 마찰 요소가 고장난 경우, 특히 해방 고장난 경우에는, 입력 회전 속도는 그만큼 고회전이 아님에도 불구하고, 입력축 이외의 회전 부재가 유성 기어의 기어수비에 따라서 증속되어 매우 고회전이 되는 경우가 있다.
그래서, 마찰 요소가 고장난 경우에 고회전이 된다고 추정되는 회전 부재에, 추정되는 회전 속도에 견딜 수 있을 만큼의 강도를 갖게 하는 것이 고려되지만, 강도를 올리면 자동 변속기 전체적인 중량이 증가하여, 사이즈가 대형화된다는 문제 가 있다.
본 발명은 자동 변속기 내부의 마찰 요소가 고장나도, 중량이나 사이즈를 대형화하지 않고 회전 부재가 소정의 회전 속도 이상의 고회전이 되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 복수의 회전 요소를 갖는 복수의 유성 기어와, 회전 요소의 회전을 선택적으로 정지시키거나, 또는 회전 요소 사이를 체결 상태로 하는 복수의 마찰 요소를 구비하고, 지령 변속단을 기초로 하여 복수의 마찰 요소의 체결 해방 상태를 절환함으로써 복수의 변속단을 실현하고, 입력축의 회전 속도를 변속하여 출력축으로부터 출력하는 자동 변속기에 있어서, 복수의 회전 요소 중, 입력축 및 출력축 이외인 소정의 회전 요소의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출 수단과, 소정의 회전 요소의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높다고 판정되었을 때, 복수의 마찰 요소를 전부 해방 상태로 하는 마찰 요소 해방 수단을 구비한다.
본 발명에 따르면, 입력축 및 출력축 이외인 소정의 회전 요소의 회전 속도를 검출하여, 소정의 회전 요소의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높을 때, 모든 마찰 요소를 해방 상태로 하도록 하였다. 이에 의해, 자동 변속기의 중량이나 사이즈를 대형화하지 않고, 입력축이나 출력축의 회전 속도로부터는 정확하게 판단할 수 없는, 유성 기어의 회전 요소에 있어서의 소정 회전 속도 이상의 고회전의 발생을 정확하게 판단할 수 있는 동시에, 모든 마찰 요소의 해방에 의해 변속기를 완전 뉴트럴 상태로 함으로써, 유성 기어의 회전 요소가 기어수비에 의해 증속되어 소정 회전 속도 이상의 고속 회전이 되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도1은 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 구성을 도시하는 골격도이다. 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기는 전진 7속 후퇴 1속의 유단식 자동 변속기이고, 엔진(Eg)의 구동력이 토크 컨버터(TC)를 통해 입력축(Input)으로부터 입력되고, 4개의 유성 기어와 7개의 마찰 요소에 의해 회전 속도가 변속되어 출력축(Output)으로부터 출력된다. 또한, 토크 컨버터(TC)의 펌프 임펠러와 동축 상에 오일 펌프(OP)가 설치되고, 엔진(Eg)의 구동력에 의해 회전 구동되어 오일을 가압한다.
또한, 엔진(Eg)의 구동 상태를 제어하는 엔진 컨트롤러(ECU)(1O)와, 자동 변속기의 변속 상태 등을 제어하는 자동 변속기 컨트롤러(ATCU)(20)와, ATCU(20)의 출력 신호를 기초로 하여 각 체결 요소의 유압을 제어하는 컨트롤 밸브 유닛(CVU)(30)이 설치되어 있다. 또한, ECU(10)와 ATCU(20)는 CAN 통신선 등을 통해 접속되어 서로 센서 정보나 제어 정보를 통신에 의해 공유하고 있다.
ECU(10)에는 운전자의 액셀러레이터 페달 조작량을 검출하는 APO 센서(1), 엔진 회전 속도를 검출하는 엔진 회전 속도 센서(2) 및 스로틀 개방도를 검출하는 스로틀 센서(7)가 접속되어 있다. ECU(10)는 엔진 회전 속도나 액셀러레이터 페달 조작량을 기초로 하여 연료 분사량이나 스로틀 개방도를 제어하고, 엔진의 회전 속도 및 토크를 제어한다.
ATCU(20)에는 제1 캐리어(PC1)의 회전 속도를 검출하는 제1 터빈 회전 속도 센서(3)(제1 회전 센서), 제1 링 기어(R1)의 회전 속도를 검출하는 제2 터빈 회전 속도 센서(4)(제2 회전 센서) 및 운전자의 시프트 레버 조작 상태를 검출하는 인히비터 스위치(6)가 접속되고, D 레인지에 있어서 차속(Vsp)과 액셀러레이터 페달 조작량(APO)을 기초로 하는 최적의 지령 변속단을 선택하여, 컨트롤 밸브 유닛(CVU)에 지령 변속단을 달성하는 제어 지령을 출력한다. 또한, ATCU(20)는 제1 터빈 회전 속도 센서(3) 및 제2 터빈 회전 속도 센서(4)의 검출값을 기초로 하여, 입력축(Input)의 회전 속도를 연산한다. 입력축(Input)의 회전 속도의 연산 방법에 대해서는 후술한다.
다음에, 입력축(Input)의 회전을 변속하면서 출력축(Output)으로 전달하는 변속 기어 기구에 대해 설명한다. 변속 기어 기구에는 입력축(Input)측으로부터 축방향 출력축(Output)측을 향해, 차례로 제1 유성 기어 세트(GS1) 및 제2 유성 기어 세트(GS2)가 배치되어 있다. 또한, 마찰 요소로서 복수의 클러치(C1, C2, C3) 및 브레이크(B1, B2, B3, B4)가 배치되고, 또한 복수의 원웨이 클러치(F1, F2)가 배치되어 있다.
제1 유성 기어(G1)는 제1 선 기어(S1)와, 제1 링 기어(R1)와, 양 기어(S1, R1)에 맞물리는 제1 피니온(P1)을 지지하는 제1 캐리어(PC1)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다. 제2 유성 기어(G2)는 제2 선 기어(S2)와, 제2 링 기어(R2)와, 양 기어(S2, R2)에 맞물리는 제2 피니온(P2)을 지지하는 제2 캐리어(PC2)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다. 제3 유성 기어(G3)는 제3 선 기어(S3)와, 제3 링 기어(R3)와, 양 기어(S3, R3)에 맞물리는 제3 피니온(P3)을 지지하는 제3 캐리어(PC3)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다. 제4 유성 기어(G4)는 제4 선 기어(S4)와, 제4 링 기어(R4)와, 양 기어(S4, R4)에 맞물리는 제4 피니온(P4)을 지지하는 제4 캐리어(PC4)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다.
입력축(Input)은 제2 링 기어(R2)에 연결되어 엔진(Eg)으로부터의 회전 구동력을 토크 컨버터(TC) 등을 통해 입력한다. 출력축(Output)은 제3 캐리어(PC3)에 연결되어 출력 회전 구동력을 파이널 기어 등을 통해 구동륜으로 전달한다.
제1 연결 멤버(M1)는 제1 링 기어(R1)와 제2 캐리어(PC2)와 제4 링 기어(R4)를 일체적으로 연결하는 멤버이다. 제2 연결 멤버(M2)는 제3 링 기어(R3)와 제4 캐리어(PC4)를 일체적으로 연결하는 멤버이다. 제3 연결 멤버(M3)는 제1 선 기어(S1)와 제2 선 기어(S2)를 일체적으로 연결하는 멤버이다.
제1 유성 기어 세트(GS1)는 제1 유성 기어(G1)와 제2 유성 기어(G2)를 제1 연결 멤버(M1)와 제3 연결 멤버(M3)에 의해 연결하여 4개의 회전 요소로 구성된다. 또한, 제2 유성 기어 세트(GS2)는 제3 유성 기어(G3)와 제4 유성 기어(G4)를 제2 연결 멤버(M2)에 의해 연결하여 5개의 회전 요소로 구성된다.
제1 유성 기어 세트(GS1)에서는 토크가 입력축(Input)으로부터 제2 링 기어(R2)로 입력되고, 입력된 토크는 제1 연결 멤버(M1)를 통해 제2 유성 기어 세 트(GS2)에 출력된다. 제2 유성 기어 세트(GS2)에서는 토크가 입력축(Input)으로부터 직접 제2 연결 멤버(M2)로 입력되는 동시에, 제1 연결 멤버(M1)를 통해 제4 링 기어(R4)에 입력되고, 입력된 토크는 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(Output)으로 출력된다.
인풋 클러치(C1)는 입력축(Input)과 제2 연결 멤버(M2)를 선택적으로 단속하는 클러치이다. 다이렉트 클러치(C2)는 제4 선 기어(S4)와 제4 캐리어(PC4)를 선택적으로 단속하는 클러치이다.
H&LR 클러치(C3)는 제3 선 기어(S3)와 제4 선 기어(S4)를 선택적으로 단속하는 클러치이다. 또한, 제3 선 기어(S3)와 제4 선 기어(S4) 사이에는 제2 원웨이 클러치(F2)가 배치되어 있다. 이에 의해, H&LR 클러치(C3)가 해방되고, 제3 선 기어(S3)보다도 제4 선 기어(S4)의 회전 속도가 클 때, 제3 선 기어(S3)와 제4 선 기어(S4)는 독립된 회전 속도를 발생한다. 따라서, 제3 유성 기어(G3)와 제4 유성 기어(G4)가 제2 연결 멤버(M2)를 통해 접속된 구성이 되고, 각각의 유성 기어가 독립된 기어비를 달성한다.
프론트 브레이크(B1)는 제1 캐리어(PC1)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 또한, 프론트 브레이크(B1)와 병렬로 제1 원웨이 클러치(F1)가 배치되어 있다. 로우 브레이크(B2)는 제3 선 기어(S3)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 2346 브레이크(B3)는 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)를 연결하는 제3 연결 멤버(M3)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 리버스 브레이크(B4)는 제4 캐리어(PC4)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다.
여기서, ATCU(20)(입력축 회전 추정 수단)에 있어서 연산되는 입력축(Input)의 회전 속도인 터빈 회전 속도의 연산 방법에 대해 설명한다. 터빈 회전 속도는 제1 터빈 회전 속도 센서(3)의 검출값인 제1 캐리어(PC1)의 회전 속도와, 제2 터빈 회전 속도 센서(4)의 검출값인 제2 캐리어(PC2)의 회전 속도를 기초로 하여, 이하의 식1을 따라서 연산된다.
[식1]
NInput ＝ (1 ＋ λ1/λ1) NPC2 － (1/λ1)NPC1
NInput은 입력축(Input)의 회전 속도, NPC1은 제1 캐리어(PC1)의 회전 속도, NPC2는 제2 캐리어(PC2)의 회전 속도, λ1은 기어수비를 각각 나타낸다. 기어수비(λ1)는 이하의 식2에 나타낸 바와 같이 제2 링 기어(R2)의 기어수(ZR2)와 제1 피니온(P1)의 기어수(ZP1)와의 비이다.
[식2]
λ1 ＝ ZR2/ZP1
다음에, 도2를 참조하면서 CVU(30)의 유압 회로에 대해 설명한다. 도2는 CVU의 유압 회로를 도시하는 회로도이다.
유압 회로에는 엔진에 의해 구동된 유압원으로서의 오일 펌프(OP)와, 운전자의 시프트 레버 조작과 연동하고, 라인압(PL)을 공급하는 유로를 절환하는 매뉴얼 밸브(MV)와, 라인압을 소정의 일정압으로 감압하는 파일럿 밸브(PV)가 설치된다.
또한, 로우 브레이크(B2)의 체결압을 조압하는 제1 조압 밸브(CV1)와, 인풋 클러치(C1)의 체결압을 조압하는 제2 조압 밸브(CV2)와, 프론트 브레이크(B1)의 체결압을 조압하는 제3 조압 밸브(CV3)와, H&LR 클러치(C3)의 체결압을 조압하는 제4 조압 밸브(CV4)와, 2346 브레이크(B3)의 체결압을 조압하는 제5 조압 밸브(CV5)와, 다이렉트 클러치(C2)의 체결압을 조압하는 제6 조압 밸브(CV6)가 설치된다.
또한, 로우 브레이크(B2) 및 인풋 클러치(C1)로의 공급 유로 중, 어느 한쪽만을 연통 상태로 절환하는 제1 절환 밸브(SV1)와, 다이렉트 클러치(C2)에 대해 D 레인지압 및 R 레인지압의 공급 유로 중, 어느 한쪽만을 연통 상태로 절환하는 제2 절환 밸브(SV2)와, 리버스 브레이크(B4)에 대해 공급하는 유압을 제6 조압 밸브(CV6)로부터의 공급 유압과 R 레인지압으로부터의 공급 유압 사이에서 절환하는 제3 절환 밸브(SV3)와, 제6 조압 밸브(CV6)로부터 출력된 유압을 유로(123)와 유로(122) 사이에서 절환하는 제4 절환 밸브(SV4)가 설치된다.
또한, ATCU(20)로부터의 제어 신호를 기초로 하여, 제1 조압 밸브(CV1)에 대해 조압 신호를 출력하는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)와, 제2 조압 밸브(CV2)에 대해 조압 신호를 출력하는 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)와, 제3 조압 밸브(CV3)에 대해 조압 신호를 출력하는 제3 솔레노이드 밸브(SOL3)와, 제4 조압 밸브(CV4)에 대해 조압 신호를 출력하는 제4 솔레노이드 밸브(SOL4)와, 제5 조압 밸브(CV5)에 대해 조압 신호를 출력하는 제5 솔레노이드 밸브(SOL5)와, 제6 조압 밸브(CV6)에 대해 조압 신호를 출력하는 제6 솔레노이드 밸브(SOL6)와, 제1 절환 밸브(SV1) 및 제3 절환 밸브(SV3)에 대해 절환 신호를 출력하는 제7 솔레노이드 밸브(SOL7)가 설치 된다.
엔진에 의해 구동되는 오일 펌프(OP)의 토출압은 라인압으로 조압된 후, 유로(101) 및 유로(102)에 공급된다. 유로(101)에는 운전자의 시프트 레버 조작에 연동하여 작동하는 매뉴얼 밸브(MV)와 접속된 유로(101a)와, 프론트 브레이크(B1)의 체결압의 원압을 공급하는 유로(101b)와, H&LR 클러치(C3)의 체결압의 원압을 공급하는 유로(101c)가 접속된다.
매뉴얼 밸브(MV)에는 유로(105)와, 후퇴 주행 시에 선택되는 R 레인지압을 공급하는 유로(106)가 접속되고, 시프트 레버 조작에 따라서 유로(105)와 유로(106)를 절환한다.
유로(105)에는 로우 브레이크(B2)의 체결압의 원압을 공급하는 유로(105a)와, 인풋 클러치(C1)의 체결압의 원압을 공급하는 유로(105b)와, 2346 브레이크(B3)의 체결압의 원압을 공급하는 유로(105c)와, 다이렉트 클러치(C2)의 체결압의 원압을 공급하는 유로(105d)와, 후술하는 제2 절환 밸브(SV2)의 절환압을 공급하는 유로(105e)가 접속된다.
유로(106)에는 제2 절환 밸브(SV2)의 절환압을 공급하는 유로(106a)와, 다이렉트 클러치(C2)의 체결압의 원압을 공급하는 유로(106b)와, 리버스 브레이크(B4)의 체결압을 공급하는 유로(106c)가 접속된다.
유로(102)에는 파일럿 밸브(PV)를 통해 파일럿압을 공급하는 유로(103)가 접속된다. 유로(103)에는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)에 파일럿압을 공급하는 유로(103a)와, 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)에 파일럿압을 공급하는 유로(103b)와, 제3 솔레노이드 밸브(SOL3)에 파일럿압을 공급하는 유로(103c)와, 제4 솔레노이드 밸브(SOL4)에 파일럿압을 공급하는 유로(103d)와, 제5 솔레노이드 밸브(SOL5)에 파일럿압을 공급하는 유로(103e)와, 제6 솔레노이드 밸브(SOL6)에 파일럿압을 공급하는 유로(103f)와, 제7 솔레노이드 밸브(SOL7)에 파일럿압을 공급하는 유로(103g)가 설치된다.
다음에, 도3, 도4를 참조하면서 변속 기어 기구의 작동에 대해 설명한다. 도3은 변속단마다의 각 체결 요소의 체결 상태를 나타내는 체결표이고, ○표는 상기 체결 요소가 체결 상태로 되는 것을 나타내고, (○)표는 엔진 브레이크가 작동하는 레인지 위치가 선택되어 있을 때에 상기 체결 요소가 체결 상태로 되는 것을 나타낸다. 도4는 각 변속단에 있어서의 각 회전 부재의 회전 상태를 나타내는 공선도이다.
1속에서는 로우 브레이크(B2)만이 체결되고 제1 원웨이 클러치(F1) 및 제2 원웨이 클러치(F2)가 결합한다. 또한, 엔진 브레이크 작용 시에는 프론트 브레이크(B1) 및 H&LR 클러치(C3)가 더 체결된다.
제1 원웨이 클러치(F1)가 결합함으로써 제1 캐리어(PC1)의 회전이 제지되므로, 입력축(Input)으로부터 제2 링 기어(R2)로 입력된 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1)에 의해 감속되고, 이 회전은 제1 연결 멤버(M1)로부터 제4 링 기어(R4)로 출력된다. 또한, 로우 브레이크(B2)가 체결되고, 제2 원웨이 클러치(F2)가 결합함으로써 제3 선 기어(S3) 및 제4 선 기어(S4)의 회전이 제지되므로, 제4 링 기어(R4)에 입력된 회전은 제2 유성 기어 세트(GS2)에 의해 감속되어 제3 캐리 어(PC3)로부터 출력된다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1)에서 감속되고, 또한 제2 유성 기어 세트(GS2)에서 감속되어 출력축(Output)으로부터 출력된다.
2속에서는 로우 브레이크(B2) 및 2346 브레이크(B3)가 체결되고 제2 원웨이 클러치(F2)가 결합한다. 또한, 엔진 브레이크 작용 시에는 H&LR 클러치(C3)가 더 체결된다.
2346 브레이크(B3)가 체결됨으로써, 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)의 회전이 제지되므로, 입력축(Input)으로부터 제2 링 기어(R2)로 입력된 회전은 제2 유성 기어(G2)에 의해서만 감속되고, 이 회전은 제1 연결 멤버(M1)로부터 제4 링 기어(R4)로 출력된다. 또한, 로우 브레이크(B2)가 체결되고 제2 원웨이 클러치(F2)가 결합함으로써 제3 선 기어(S3) 및 제4 선 기어(S4)의 회전이 제지되므로, 제4 링 기어(R4)에 입력된 회전은 제2 유성 기어 세트(GS2)에 의해 감속되어 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1)에서 감속되고, 또한 제2 유성 기어 세트(GS2)에서 감속되어 출력축(Output)으로부터 출력된다.
3속에서는 로우 브레이크(B2), 2346 브레이크(B3) 및 다이렉트 클러치(C2)가 체결된다.
2346 브레이크(B3)가 체결됨으로써 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)의 회전이 제지되므로, 입력축(Input)으로부터 제2 링 기어(R2)로 입력된 회전은 제2 유성 기어(G2)에 의해 감속되고, 이 회전이 제1 연결 멤버(M1)로부터 제4 링 기어(R4)로 출력된다. 또한, 다이렉트 클러치(C2)가 체결됨으로써 제4 유성 기어(G4)는 일체가 되어 회전한다. 따라서, 제4 유성 기어(G4)는 토크 전달에 관여하지만 감속 작용에는 관여하지 않는다. 또한, 로우 브레이크(B2)가 체결됨으로써 제3 선 기어(S3)의 회전이 제지되므로, 제4 링 기어(R4)와 일체로 회전하는 제4 캐리어(PC4)로부터 제2 연결 멤버(M2)를 통해 제3 링 기어(R3)로 입력된 회전은 제3 유성 기어(G3)에 의해 감속되어 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1)에서, 또한 제2 유성 기어 세트(GS2) 중 제3 유성 기어(G3)에서 감속되어 출력축(Output)으로부터 출력된다.
4속에서는 2346 브레이크(B3), 다이렉트 클러치(C2) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결된다.
2346 브레이크(B3)가 체결됨으로써 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)의 회전이 제지되므로, 입력축(Input)으로부터 제2 링 기어(R2)로 입력된 회전은 제2 유성 기어(G2)에 의해서만 감속되고, 이 회전은 제1 연결 멤버(M1)로부터 제4 링 기어(R4)로 출력된다. 또한, 다이렉트 클러치(C2) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결됨으로써 제2 유성 기어 세트(GS2)는 일체로 회전하므로, 제4 링 기어(R4)에 입력된 회전은 그대로 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기 어 세트(GS1)에서 감속되고, 제2 유성 기어 세트(GS2)에서는 감속되지 않고, 출력축(Output)으로부터 출력된다.
5속에서는 인풋 클러치(C1), 다이렉트 클러치(C2) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결된다.
인풋 클러치(C1)가 체결됨으로써 입력축(Input)의 회전은 제2 연결 멤버(M2)에 직접 입력된다. 또한, 다이렉트 클러치(C2) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결됨으로써 제2 유성 기어 세트(GS2)는 일체로 회전하므로, 입력축(Input)의 회전은 그대로 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1) 및 제2 유성 기어 세트(GS2)에서 감속되지 않고, 그대로 출력축(Output)으로부터 출력된다.
6속에서는 인풋 클러치(C1), H&LR 클러치(C3) 및 2346 브레이크(B3)가 체결된다.
인풋 클러치(C1)가 체결됨으로써 입력축(Input)의 회전은 제2 링 기어에 입력되는 동시에, 제2 연결 멤버(M2)에 직접 입력된다. 또한, 2346 브레이크(B3)가 체결됨으로써 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)의 회전은 제지되므로, 입력축(Input)의 회전은 제2 유성 기어(G2)에 의해 감속되어 제1 연결 멤버(M1)로부터 제4 링 기어(R4)로 출력된다.
또한, H&LR 클러치(C3)가 체결됨으로써 제3 선 기어(S3) 및 제4 선 기어(S4)는 일체 회전하므로, 제2 유성 기어 세트(GS2)는 제4 링 기어(R4)의 회전과, 제2 연결 멤버(M2)의 회전에 의해 규정되는 회전을 제3 캐리어(PC3)로부터 출력한다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전의 일부는 제1 유성 기어 세트(GS1)에 있어서 감속되고, 제2 유성 기어 세트(GS2)에 있어서는 증속되어 출력축(Output)으로부터 출력된다.
7속에서는 인풋 클러치(C1), H&LR 클러치(C3) 및 프론트 브레이크(B1)가 체결되고 제1 원웨이 클러치(F1)가 결합한다.
인풋 클러치(C1)가 체결됨으로써 입력축(Input)의 회전은 제2 링 기어(R2)에 입력되는 동시에, 제2 연결 멤버(M2)에 직접 입력된다. 또한, 프론트 브레이크(B1)가 체결됨으로써 제1 캐리어(PC1)의 회전은 제지되므로, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1)에 의해 감속되고, 이 회전은 제1 연결 멤버(M1)로부터 제4 링 기어(R4)로 출력된다.
또한, H&LR 클러치(C3)가 체결됨으로써 제3 선 기어(S3) 및 제4 선 기어(S4)는 일체 회전하므로, 제2 유성 기어 세트(GS2)는 제4 링 기어(R4)의 회전과, 제2 연결 멤버(M2)의 회전에 의해 규정되는 회전을 제3 캐리어(PC3)로부터 출력한다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전의 일부는 제1 유성 기어 세트(GS1)에 있어서 감속되고, 제2 유성 기어 세트(GS2)에 있어서는 증속되어 출력축(Output)으로부터 출력된다.
후퇴속에서는 H&LR 클러치(C3), 프론트 브레이크(B1) 및 리버스 브레이크(B4)가 체결된다.
프론트 브레이크(B1)가 체결됨으로써 제1 캐리어(PC1)의 회전은 제지되므로, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1)에 의해 감속되고, 이 회전이 제1 연결 멤버(M1)로부터 제4 링 기어(R4)로 출력된다.
또한, H&LR 클러치(C3)가 체결됨으로써 제3 선 기어(S3) 및 제4 선 기어(S4)는 일체적으로 회전하고, 리버스 브레이크(B4)가 체결됨으로써 제2 연결 멤버(M2)의 회전은 제지되므로, 제2 유성 기어 세트(GS2)에서는 제4 링 기어(R4)의 회전이 제4 선 기어(S4), 제3 선 기어(S3), 제3 캐리어(PC3)로, 반전하면서 전달되어, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력한다.
즉, 도4의 공선도에 도시한 바와 같이, 입력축(Input)의 회전은 제1 유성 기어 세트(GS1)에 있어서 감속되고, 제2 유성 기어 세트(GS2)에 있어서 반전되어 출력축(Output)으로부터 출력된다.
자동 변속기는 이상과 같이 구성되고, 차속 및 스로틀 개방도를 기초로 하여 설정되는 변속선을 따라서 1속 내지 7속 사이에서 원하는 변속단으로 절환된다. 이때, 어느 하나의 마찰 체결 요소에, 해방된 상태에서 체결할 수 없는 해방 고장이 생기면, 특정한 회전 부재가, 마찰 요소가 정상적으로 작동하고 있는 경우에 비해 회전 속도가 매우 고속이 되고, 특히 입력축(Input)의 회전 속도나 출력축(Output)의 회전 속도의 상한치보다도 높아져, 이 회전 부재의 내구성이 저하될 가능성이 있다.
소정의 회전 부재가 고속 회전이 되는 경우에 대해 도5를 참조하면서 설명한다. 변속단이 5속일 때, 인풋 클러치(C1), 다이렉트 클러치(C2) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결되어 있고, 입력축(Input)의 회전은 증속 또는 감속되지 않고 출력 축(Output)으로 전달된다. 이 상태에서 다이렉트 클러치(C2)가 해방된 상태에서 체결할 수 없는 해방 고장난 경우에는, 입력축(Input)으로부터의 동력이 출력축(Output)으로부터 전달되지 않고, 또한 엔진도 구동륜측으로부터 역구동되지 않는 뉴트럴 상태가 된다. 이로 인해, 제2 유성 기어 세트(GS2)에서는 제4 링 기어(R4)와, 제3 선 기어(S3) 및 제4 선 기어(S4)의 회전 속도는 입력축(Input)의 회전 속도[제3 링 기어(R3)]와 출력축(Output)의 회전 속도[제3 캐리어(PC3)]에 의해 규정되게 된다. 그리고, 이 상태에서, 예를 들어 액셀러레이터 페달이 밟히면, 입력축(Input)의 회전 속도보다도 출력축(Output)의 회전 속도가 낮아진다. 또한, 제3 선 기어(S3) 및 제4 선 기어(S4)의 회전 속도는 출력축(Output)의 회전 속도보다도 더 저하되어, 경우에 따라서는 역회전이 된다. 또한, 이에 수반하여 제4 링 기어(R4)의 회전 속도가 입력축(Input)의 회전 속도보다도 기어수비에 의해 증폭되어 더 고회전으로 상승한다. 한편, 제1 유성 기어 세트(GS1)에서는 입력축(Input)의 회전 속도[제2 링 기어(R2)]와 제1 링 기어(R1) 및 제2 캐리어(PC2)에 의해, 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)에 연결되는 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도가 규정되게 된다. 따라서, 제4 링 기어(R4)에 연결되는 제2 캐리어(PC2)의 회전 속도도 기어수비에 의해 증폭되어 입력축(Input)의 회전 속도보다도 고회전이 되고, 이에 수반하여 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)에 연결되는 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도에 대해서도, 입력축(Input)의 회전 속도에 대해 기어수비에 의해 증폭되어 마찰 요소가 정상이면 취할 수 없는 고속 회전이 된다. 또한, 도4에 있는 바와 같이, 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도는 마찰 요소가 정상이면, 입력 축(Input)의 회전 속도보다도 고속 회전이 되지 않는다.
또한, 변속단이 5속일 때, 인터로크를 오검지한 경우에도 상기한 바와 마찬가지로 마찰 요소가 정상이면 취할 수 없는 고속 회전이 생긴다. 즉, 5속에서 인터로크에 의한 급감속이 발생하는 것은, 2346 브레이크(B3) 또는 프론트 브레이크(B1)가 오체결된 경우이므로, 이때 다이렉트 클러치(C2)를 해방함으로써, 2346 브레이크(B3)의 오체결인 경우에는 6속, 프론트 브레이크(B1)의 오체결인 경우에는 7속으로 시프트시켜, 급감속을 회피하도록 제어된다. 따라서, 인터로크를 오검지한 경우에는, 오체결하고 있는 마찰 요소는 없음에도 불구하고 다이렉트 클러치(C2)를 해방하므로, 전술한 바와 같이 다이렉트 클러치(C2)가 해방 고장난 경우와 마찬가지로, 제3 연결 멤버(M3)가 입력축(Input)의 회전 속도에 대해 기어수비에 의해 증폭되어 마찰 요소가 정상이면 취할 수 없는 고속 회전이 생긴다.
그래서, 상기와 같은 고속 회전이 생긴 경우에 ATCU(20)에 있어서 행하는 제어에 대해 도6의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 도6은 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 과회전 방지 제어를 도시하는 흐름도이다. 또한, 본 실시 형태에서는 제3 연결 멤버(M3)에 마찰 요소가 정상이면 취할 수 없는 고속 회전이 생긴 경우에 대해 설명하지만, 그 밖의 연결 멤버에 마찰 요소가 정상이면 취할 수 없는 고속 회전이 생긴 경우에도 이하의 제어를 적용하는 것이 가능하다.
스텝 S11에서는 제1 터빈 회전 속도 센서(3) 및 제2 터빈 회전 속도 센서(4)가 정상인지 여부를 판정한다. 제1 터빈 회전 속도 센서(3) 및 제2 터빈 회전 속도 센서(4)가 모두 정상이면 스텝 S12로 진행하고, 한쪽이라도 정상이 아니면 다시 스텝 S11을 실행한다. 제1 터빈 회전 속도 센서(3) 및 제2 터빈 회전 속도 센서(4)의 이상은, 예를 들어 엔진이 아이들 회전일 때에, 각 변속단에 있어서의 각 센서(3, 4)의 검출 회전 속도가 소정치보다 낮은지 여부에 의해 판단되고, 검출 회전 속도가 소정치보다 낮을 때, 상기 센서(3, 4)가 이상이라고 판정된다.
스텝 S12(회전 속도 연산 수단)에서는 제3 연결 멤버(M3)(소정의 회전 요소)의 회전 속도를 연산한다. 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도는 제1 터빈 회전 속도 센서(3)의 검출값인 제1 캐리어(PC1)의 회전 속도와, 제2 터빈 회전 속도 센서(4)의 검출값인 제1 링 기어의 회전 속도를 기초로 하여, 이하의 식3에 따라서 연산된다.
[식3]
NM3 ＝ (1 ＋ λ2/λ2)NPC1 － (1/λ2)NR1
NM3은 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도, NPC1은 제1 캐리어(PC1)의 회전 속도, NR1은 제1 링 기어(R1)의 회전 속도, λ2는 기어수비를 각각 나타낸다. 기어수비(λ2)는, 이하의 식4에 나타낸 바와 같이 제1 선 기어(S1)의 기어수(ZS1)와 제1 링 기어(R1)의 기어수(ZR1)와의 비이다.
[식4]
λ2 ＝ ZS1/ZR1
스텝 S13에서는 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높은 지 여부를 판정한다. 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높으면 스텝 S14로 진행되고, 소정 회전 속도 이하이면 스텝 S11로 복귀된다. 소정 회전 속도는 ATCU(20)에 의해 지령되는 지령 변속단과, 실제로 달성되는 기어비에 대응하는 변속단이 일치하고 있는 경우, 즉 정상적으로 변속 제어가 행해지고 있을 때에, 제3 연결 멤버(M3)가 취할 수 있는 회전 속도의 최고치보다 높은 회전 속도이고, 예를 들어 제3 연결 멤버(M3)의 내구성을 고려하여 8000 rpm으로 설정된다.
스텝 S14에서는 스텝 S13에 있어서 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높다고 판정된 후, 소정 시간 경과하였는지 여부를 판정한다. 소정 시간이 경과하고 있으면 스텝 S15로 진행하고, 경과하고 있지 않으면 스텝 S11로 복귀된다.
스텝 S15(마찰 요소 해방 수단)에서는 현 시점에서 복수의 마찰 요소가 체결되어 있을 가능성이 있지만, 잠정 림프 홈 제어로서, 모든 마찰 요소를 해방 상태로 한다. 이에 의해 변속기는 완전 뉴트럴 상태가 된다.
스텝 S16에서는 차량이 정지하였는지 여부를 판정한다. 차량이 정지되어 있으면 스텝 S17로 진행하고, 차량이 정지되어 있지 않으면 다시 스텝 S16을 실행한다. 또한, 차량이 정지되었는지 여부는 차속이 소정 차속(예를 들어, 5 ㎞/h) 이하로 되었는지 여부에 의해 판정한다.
스텝 S17에서는 탐색 제어를 행한다. 탐색 제어는 지령 변속단을 1속으로부터 3속까지 순차적으로 이행시키고, 지령 변속단과, 각 지령 변속단일 때의 실기어비로부터 추정되는 실제의 변속단과의 관계로부터, 고장나 있는 마찰 요소의 특정 및 상기 마찰 요소의 고장 형태의 특정을 행하도록 제어된다. 또한, 고장 형태로서는, 체결 지령을 출력한 마찰 요소가 완전 체결되지 않고 해방된 상태가 되는 해방 고장과, 해방 지령을 출력한 마찰 요소가 해방되지 않고 체결된 상태가 되는 체결 고장이 있다.
스텝 S18에서는 본 림프 홈 제어를 행한다. 본 림프 홈 제어는 스텝 S17에 있어서 특정된 고장 부위 및 고장 형태를 기초로 하여, 마찰 요소가 체결 고장난 것이면 이 마찰 요소를 사용하는 변속단, 마찰 요소가 해방 고장난 것이면 이 마찰 요소를 사용하지 않는 변속단을 각각 선택하여 변속 제어를 행함으로서, 이에 의해 차량의 주행성의 악화를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는 입력축(Input)이나 출력축(Output)의 회전 속도가 저회전이라고 해서, 예를 들어 마찰 요소가 고장난 경우 등에는 고속의 회전 요소의 유무를 정확하게 판단할 수 없다. 그래서, 입력축(Input) 및 출력축(Output) 이외인 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 간접적으로 검출하는 동시에, 입력축(Input) 및 출력축(Output) 이외인 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높을 때, 모든 마찰 요소를 해방 상태로 하므로, 제3 연결 멤버(M3)에 있어서의 소정 회전 속도 이상의 발생을 정확하게 판단할 수 있고, 또한 모든 마찰 요소의 해방에 의해 변속기를 완전 뉴트럴 상태로 함으로써, 마찰 요소가 고장난 경우 등에 제3 연결 멤버(M3)가 유성 기어에 의해 증속되는 것을 방지할 수 있다(청구항 1에 대응).
또한, 소정 회전 속도는 ATCU(20)에 의해 지령되는 지령 변속단과, 실제로 달성되는 기어비에 대응하는 변속단이 일치하고 있는 정상 시에, 제3 연결 멤버(M3)가 취할 수 있는 회전 속도의 최고치보다 높은 회전 속도로 설정되므로, 변속기가 이상 상태가 아님에도 불구하고, 모든 마찰 요소가 해방되는 등의 과잉의 제어를 방지할 수 있다(청구항 2에 대응).
또한, 입력축(Input)의 회전 속도를 연산하는데에도 사용하고 있는 제1 터빈 회전 속도 센서(3) 및 제2 터빈 회전 속도 센서(4)의 검출값과 기어수비를 기초로 하여 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 연산하여 추정하므로, 입력축(Input) 및 출력축(Output)의 회전 속도로부터는 정확하게 판단할 수 없는 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 정확하게 추정할 수 있고, 또한 제3 연결 멤버(M3)의 회전을 검지하기 위해 새롭게 센서를 설치할 필요가 없으므로, 부품의 증가에 의한 비용의 증가나 중량의 한층 증대를 회피할 수 있다(청구항 3에 대응).
(제2 실시 형태)
본 실시 형태에서는 새롭게 제3 터빈 회전 속도 센서(3A)를 설치하고 있는 점이 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에서는, 도7에 도시한 바와 같이, 제3 터빈 회전 속도 센서(3A)는 제3 연결 멤버(M3)의 근방에 설치되어 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 직접 검출한다.
다음에, ATCU(20)에 있어서 행하는 제어에 대해 도8의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 도8은 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 과회전 방지 제어를 도시하는 흐름도이다.
스텝 S21은 제1 실시 형태와 동일하다.
스텝 S22(회전 속도 연산 수단)에서는 제3 터빈 회전 속도 센서(3A)에 의해 검출된 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 판독한다. 또한, 본 실시 형태에서는 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 직접 검출하고 있으므로 추정할 필요는 없다.
스텝 S23에서는 제3 터빈 회전 속도 센서(3A)에 의해 검출된 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높은지 여부를 판정한다. 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높으면 스텝 S24로 진행되고, 소정 회전 속도 이하이면 스텝 S21로 복귀된다.
스텝 S24 내지 S28까지는 제1 실시 형태와 동일하다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는 제3 터빈 회전 속도 센서(3A)에 의해 직접 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 검출하므로, 제3 연결 멤버(M3)의 회전 속도를 추정할 필요가 없고, 정확한 검출값에 의해, 보다 확실하게 과회전의 발생을 방지할 수 있다.
이상 설명한 실시 형태로 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 변형이나 변경이 가능하다.
도1은 제1 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 구성을 도시하는 골격도.
도2는 CVU의 유압 회로를 도시하는 회로도.
도3은 변속단마다의 각 체결 요소의 체결 상태를 나타내는 체결표.
도4는 각 변속단에 있어서의 각 회전 부재의 회전 상태를 나타내는 공선도.
도5는 5속에 있어서 과회전이 발생한 경우의 공선도의 변화를 나타내는 공선도.
도6은 제1 실시 형태에 있어서 ATCU가 행하는 과회전 방지 제어를 도시하는 흐름도.
도7은 제2 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 구성을 도시하는 골격도.
도8은 제2 실시 형태에 있어서 ATCU가 행하는 과회전 방지 제어를 도시하는 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
G1 : 제1 유성 기어
G2 : 제2 유성 기어
G3 : 제3 유성 기어
G4 : 제4 유성 기어
B1 : 프론트 브레이크
B2 : 로우 브레이크
B3 : 2346 브레이크
B4 : 리버스 브레이크
C1 : 인풋 클러치
C2 : 다이렉트 클러치
C3 : H&LR 클러치
Input : 입력축
Output : 출력축
3 : 제1 터빈 회전 속도 센서
4 : 제2 터빈 회전 속도 센서
20 : ATCU

Claims (4)

  1. 복수의 회전 요소를 갖는 복수의 유성 기어와, 상기 회전 요소의 회전을 선택적으로 정지시키거나, 또는 상기 회전 요소 사이를 체결 상태로 하는 복수의 마찰 요소를 구비하고, 지령 변속단을 기초로 하여 상기 복수의 마찰 요소의 체결 해방 상태를 절환함으로써 복수의 변속단을 실현하고, 입력축의 회전 속도를 변속하여 출력축으로부터 출력하는 자동 변속기에 있어서,
    상기 복수의 회전 요소 중, 상기 입력축 및 상기 출력축 이외인 소정의 회전 요소의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출 수단과,
    상기 소정의 회전 요소의 회전 속도가 소정 회전 속도보다 높다고 판정되었을 때, 상기 복수의 마찰 요소를 전부 해방 상태로 하는 마찰 요소 해방 수단을 구비하고,
    상기 복수의 회전 요소 중, 상기 입력축 및 상기 출력축 이외이며, 상기 소정의 회전 요소 이외인 2개의 회전 요소의 회전 속도를 각각 검출하는 제1 회전 센서 및 제2 회전 센서와,
    상기 제1 회전 센서 및 상기 제2 회전 센서의 검출값과 상기 유성 기어의 기어수비를 기초로 하여, 상기 입력축의 회전 속도를 추정하는 입력축 회전 추정 수단을 더 구비하고,
    상기 회전 속도 검출 수단은 상기 제1 회전 센서 및 상기 제2 회전 센서의 검출값과 상기 유성 기어의 기어수비를 기초로 하여 상기 소정의 회전 요소의 회전 속도를 추정함으로써 검출하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소정 회전 속도는 상기 지령 변속단으로 실현되는 변속단이 일치하고 있는 정상 시에 있어서, 상기 소정의 회전 요소가 취할 수 있는 회전 속도의 최고치보다 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 회전 요소 중, 상기 소정의 회전 요소의 회전 속도를 직접 검출하는 제3 회전 센서를 구비하고,
    상기 회전 속도 검출 수단은 상기 제3 회전 센서에 의해 상기 소정의 회전 요소의 회전 속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기.
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