KR102455410B1 - 변속기 시스템의 직접 구동 피봇 및 피봇 로크업 및 그 방법 - Google Patents

변속기 시스템의 직접 구동 피봇 및 피봇 로크업 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

변속기를 제어하는 방법은 입력부, 출력부, 제어기, 제어 시스템, 정유압 유닛 및 기어열을 제공하는 단계를 포함한다. 기어열은 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 포함한다. 방법은 또한 변속 선택기로부터 제어기에 의해 피봇 명령을 수신하는 단계를 포함하며, 명령은 변속 선택기가 피봇 위치에 있는 것을 나타낸다. 방법은 직접 구동 피봇 클러치를 결합시키는 단계, 입력부와 출력부 사이에 형성된 토크 경로로부터 정유압 유닛을 커플링해제시키는 단계, 및 제2 토크 경로를 통해 입력부 및 출력부를 서로 커플링시키는 단계를 더 포함한다. 제2 토크 경로는 직접 구동 피봇 클러치와 조향 구동 기어열을 통해 형성된다. 변속기는 직접 구동 조향 동작에서 제어가능하다.

Description

변속기 시스템의 직접 구동 피봇 및 피봇 로크업 및 그 방법{DIRECT DRIVE PIVOT AND PIVOT LOCKUP OF A TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 출원은 2016년 12월 16일에 출원된 미국 가출원 번호 62/435,155의 이점을 청구하며, 그 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 통합된다.
본 개시내용은 변속기 시스템을 제어하는 방법, 특히 변속기 시스템의 직접 구동 피봇 및 피봇 로크업(lockup)을 제어하는 방법에 관한 것이다.
통상적인 차량 또는 작업 기계에서, 변속기 시스템은 엔진 또는 원동기로부터 바퀴 또는 궤도와 같은 지면-결합 기구에 토크를 전달한다. 궤도형 차량에서, 예를 들어, 변속기는 토크를 궤도에 전달하여 차량 또는 기계가 전진 방향 또는 후진 방향으로 움직이게 할 수 있다. 운전자가 급격한 회전을 통해서 차량 또는 기계를 조향하고자 하는 경우에, 변속기 시스템은 그러한 조향을 위한 피봇 조향 시스템을 포함할 수 있다. 그러나, 피봇하려면, 변속기 효율이 토크 변환기 또는 정유압 조향 유닛(hydrostatic steer unit:HSU) 같은 다양한 유체 커플링 장치에 의해 영향을 받을 수 있다. 이들 유체 커플링 장치는 변속기 시스템에서 손실을 일으킬 수 있고, 그래서 효율, 즉 시스템으로의 동력 대 시스템으로부터의 동력의 비가 감소된다. 따라서, 피봇 조향 시스템을 포함하는 변속기 시스템의 효율을 향상시킬 필요가 있다.
본 개시내용의 일 실시형태에서, 변속기 제어 방법은, 입력부, 출력부, 제어 시스템, 정유압 유닛, 및 기어열을 제공하는 단계로서, 기어열은 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 포함하는, 제공 단계; 변속 선택기로부터 피봇 명령을 수신하는 단계로서, 피봇 명령은 변속 선택기가 피봇 위치에 있는 것을 나타내는, 수신 단계; 직접 구동 피봇 클러치를 결합시키는 단계; 입력부와 출력부 사이에 형성된 제1 토크 경로로부터 정유압 유닛을 커플링해제시키는 단계; 제2 토크 경로를 통해 입력부 및 출력부를 서로 커플링시키는 단계로서, 제2 토크 경로는 직접 구동 피봇 클러치와 조향 구동 기어열을 통해 형성되는, 커플링시키는 단계; 및 직접 구동 조향 동작에서 변속기를 제어하는 단계를 포함한다.
본 실시형태의 일 예에서, 상기 방법은 정유압 유닛과 조향 구동 기어열 사이에 선택적으로 커플링되는 정유압 유닛 연결해제 기구를 제공하는 단계; 및 정유압 유닛을 커플링해제하기 위해서 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 예에서, 에너지공급 단계는 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하기 위해서 제어 시스템에 명령어를 송신하는 단계를 포함한다. 제3 예에서, 상기 방법은 조향 구동 기어열에 직접 구동 피봇 클러치를 직접 커플링시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가의 예에서, 상기 방법은 수신 단계 후에 직접 구동 피봇 클러치를 결합시키기 위해 제어 시스템과 통신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 다른 실시형태에서, 변속기 제어 방법은, 입력부, 출력부, 제어 시스템, 토크 변환기, 로크업 클러치, 정유압 유닛, 및 기어열을 갖는 변속기를 제공하는 단계로서, 기어열은 제1 방향 클러치, 제2 방향 클러치, 직접 구동 피봇 클러치, 및 조향 구동 기어열을 포함하는, 변속기를 제공하는 단계; 변속 선택기로부터 피봇 명령을 수신하는 단계로서, 명령은 변속 선택기가 피봇 위치에 있는 것을 나타내는, 수신 단계; 직접 구동 피봇 클러치를 결합시키는 단계; 입력부와 출력부 사이에 형성된 제1 토크 경로로부터 정유압 유닛을 커플링해제시키는 단계; 조향 장치로부터 조향 명령을 수신하는 단계로서, 조향 명령은 조향 방향을 나타내는, 수신 단계; 조향 명령에 기초하여 제1 방향 클러치 또는 제2 방향 클러치 중 어느 하나를 결합시키는 단계; 제1 센서에 의해 입력 속력을 검출하고 제2 센서에 의해 터빈 속력을 검출하는 단계; 입력 속력 및 터빈 속력의 비율을 문턱값과 비교하는 단계; 입력 속력 및 터빈 속력의 비율이 문턱값을 만족할 때 로크업 클러치를 결합시키는 단계; 제2 토크 경로를 통해 입력부 및 출력부를 서로 커플링시키는 단계로서, 제2 토크 경로는 로크업 클러치, 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 통해 형성되는, 커플링시키는 단계; 및 피봇 로크업 조향 동작에서 변속기를 제어하는 단계를 포함한다.
본 실시형태의 일 예에서, 상기 방법은 정유압 유닛과 조향 구동 기어열 사이에 선택적으로 커플링되는 정유압 유닛 연결해제 기구를 제공하는 단계; 및 정유압 유닛을 커플링해제하기 위해서 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 예에서, 에너지공급 단계는 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하기 위해서 제어 시스템에 명령어를 송신하는 단계를 포함한다. 제3 예에서, 상기 방법은 조향 구동 기어열에 직접 구동 피봇 클러치를 직접 커플링시키는 단계를 포함할 수 있다. 제4 예에서, 상기 방법은 피봇 명령 수신 단계 후에 직접 구동 피봇 클러치를 결합시키기 위해 제어 시스템과 통신하는 단계를 포함할 수 있다. 제5 예에서, 입력 속력을 검출하는 단계는 입력부 또는 입력부와 토크 변환기 사이의 위치에서 입력 속력을 검출하는 단계를 포함하며; 터빈 속력을 검출하는 단계는 제1 및 제2 방향 클러치와 직접 구동 피봇 클러치 사이의 위치에서 터빈 속력을 검출하는 단계를 포함한다.
제6 예에서, 조향 명령을 수신하는 단계는 조향 방향에서의 조향 장치의 움직임을 검출하는 단계를 포함한다. 제7 예에서, 상기 방법은 입력부와 출력부 사이에 조향 유성 기어세트 및 출력 유성 기어세트를 제공하는 단계로서, 조향 유성 기어세트는 태양 기어, 캐리어 조립체, 및 링 기어를 포함하는, 조향 유성 기어세트 및 출력 유성 기어세트를 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 커플링해제 단계는 조향 유성 기어세트의 태양 기어로부터 정유압 유닛을 커플링해제시키는 단계를 더 포함한다. 제8 예에서, 상기 방법은 조향 유성 기어세트의 캐리어 조립체를 통해 출력 유성 기어세트의 태양 기어에 토크를 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 상기 방법은 출력 유성 기어세트의 캐리어 조립체를 통해 출력부에 토크를 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 추가의 예에서, 상기 방법은 조향 구동 기어열의 조향 전달 샤프트를 제공하는 단계로서, 조향 전달 샤프트는 직접 구동 피봇 클러치와 출력부 사이에 배치되는, 조향 전달 샤프트를 제공하는 단계; 및 조향 전달 샤프트를 통해 입력부로부터의 토크의 제1 부분을 변속기의 제1 측에 그리고 상기 토크의 제2 부분을 변속기의 제2 측에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
추가의 실시형태에서, 변속기 시스템은, 변속기 시스템을 제어하는 제어기로서, 제어기는 변속 선택기 및 스로틀 입력부와 통신하도록 구성되는, 제어기; 입력 동력을 수신하도록 구성되는 입력부; 입력부에 커플링되는 출력부로서, 출력부는 출력 동력을 전달하도록 구성되는, 출력부; 제어기와 통신하도록 배치되는 제어 시스템; 제어 시스템에 커플링되는 기어열로서, 기어열은 제1 방향 클러치, 제2 방향 클러치, 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 포함하는, 기어열; 펌프 및 모터를 포함하는 정유압 유닛으로서, 펌프는 입력부에 동작가능하게 커플링되고, 모터는 출력부에 동작가능하게 커플링되는, 정유압 유닛; 및 정유압 유닛과 출력부 사이에 배치되는 정유압 유닛 연결해제 기구로서, 정유압 유닛 연결해제 기구는 커플링된 위치와 커플링해제된 위치 사이에서 동작가능하게 제어되는, 정유압 유닛 연결해제 기구를 포함하고; 변속기 시스템은 통상 동작, 직접 구동 조향 동작 및 피봇 로크업 동작으로 구성될 수 있으며; 직접 구동 조향 동작으로 구성될 때, 직접 구동 피봇 클러치는 그 결합 위치에 배치되고, 정유압 유닛 연결해제 기구는 그 커플링해제 위치에 배치되며, 정유압 유닛은 조향 구동 기어열 및 출력부로부터 연결해제된다.
본 실시형태의 일 예에서, 시스템은 입력부와 출력부 사이에 형성되는 토크 경로를 포함할 수 있으며, 통상 동작에서, 토크 경로는 정유압 유닛 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성되고, 직접 구동 조향 동작에서 토크 경로는 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성된다. 다른 예에서, 시스템은 토크 변환기 및 로크업 클러치를 포함할 수 있으며; 피봇 로크업 동작으로 구성될 때 제1 또는 제2 방향 클러치 중 어느 하나는 그 결합 위치에 배치되고, 직접 구동 피봇 클러치는 그 결합 위치에 배치되고, 정유압 유닛 연결해제 기구는 그 커플링해제 위치에 배치되고, 정유압 유닛은 조향 구동 기어열 및 출력부로부터 연결해제되며, 로크업 클러치는 그 결합 위치에 배치된다. 추가의 예에서, 변속기 시스템은 입력부와 출력부 사이에 형성되는 토크 경로를 더 포함하고, 통상 동작에서, 토크 경로는 정유압 유닛 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성되며; 피봇 로크업 동작에서, 토크 경로는 로크업 클러치, 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성된다.
첨부의 도면과 연계되어 취해지는 본 개시내용의 실시형태에 대한 이하의 상세한 설명을 참조함으로써, 본 개시내용의 상술한 양태 및 그들을 획득하는 방식이 더 명확해질 것이고, 개시내용 그 자체는 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 동력형 차량 시스템의 일 예시적인 실시형태의 블록도 및 개략도이다.
도 2a는 피봇 조향 시스템을 포함하는 변속기 시스템의 제1 부분 개략도이다.
도 2b는 피봇 조향 시스템을 포함하는 도 2a의 변속기 시스템의 제2 부분 개략도이다.
도 3은 도 2의 변속기 시스템의 제어 시스템의 도면이다.
도 4는 도 2의 변속기 시스템의 직접 구동 피봇 및 로크업 피봇을 제어하는 방법이다.
몇몇 도면 전반에 걸쳐서, 상응하는 참조 부호는 상응하는 부분을 나타낸다.
이하에 개시된 본 개시내용의 실시형태들은 완전한 것이도록 또는 이하의 상세한 설명에 개시된 특정 형태로 본 개시내용을 제한하도록 의도되지 않는다. 오히려, 실시형태들은 통상의 기술자가 본 개시내용의 원리 및 실시를 파악하고 이해할 수 있도록 선택되고 설명된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 예시적인 실시형태를 설명하기 위한 것이며 제한적이도록 의도되지 않는다. 여기서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명확하게 달리 지시되지 않는 한 복수 형태를 또한 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 유사하게, 복수 형태는 단수 형태가 또한 적용 가능한 것일 때 특정 예시적인 실시형태를 설명하는데 사용될 수 있다. 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하는", 및 "갖는"은 포괄적이며, 따라서 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소, 및/또는 그 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다. 여기에 설명된 방법 단계, 프로세스, 및 동작은 실행의 순서로서 특별히 식별되지 않는 한, 개시되거나 설명된 특정 순서로 필연적으로 그의 실행을 요구하는 것으로서 해석되지 않는다. 또한, 추가적인 또는 대안적인 단계가 채용될 수 있는 점이 이해된다.
이제 도 1을 참조하면, 구동 유닛(102) 및 변속기(118)를 갖는 차량 시스템(100)의 하나의 예시적인 실시형태의 블록도 및 개략도가 도시되어 있다. 도시된 실시형태에서, 구동 유닛(102)은 내연 기관, 디젤 엔진, 전기 모터, 또는 다른 동력-발생 장치를 포함할 수 있다. 구동 유닛(102)은, 통상적인 토크 변환기(108)의 입력 또는 펌프 샤프트(106)에 커플링된 출력 샤프트(104)를 회전 구동시키도록 구성된다. 입력 또는 펌프 샤프트(106)는, 구동 유닛(102)의 출력 샤프트(104)에 의해서 회전 구동되는 임펠러 또는 펌프(110)에 커플링된다. 토크 변환기(108)는, 터빈 샤프트(114)에 커플링된 터빈(112)을 더 포함하고, 터빈 샤프트(114)는 변속기(118)의 회전가능한 입력 샤프트(124)에 커플링되거나, 그와 일체가 된다. 변속기(118)는 또한 변속기(118)의 다양한 유동 회로(예를 들어, 주 회로, 윤활 회로, 등) 내에서 압력을 축적하기 위한 내부 펌프(120)를 포함할 수 있다. 펌프(120)는, 구동 유닛(102)의 출력 샤프트(104)에 커플링된 샤프트(116)에 의해서 구동될 수 있다. 이러한 배열체에서, 구동 유닛(102)은, 펌프(120)를 구동하기 위해서 그리고 변속기(118)의 다양한 회로들 내에 압력을 축적하기 위해서, 토크를 샤프트(116)에 전달할 수 있다.
변속기(118)는 다수의 자동적으로 선택되는 기어를 가지는 유성 기어 시스템(122)을 포함할 수 있다. 변속기(118)의 출력 샤프트(126)는, 통상적인 유니버셜 조인트(130)에 커플링된 프로펠러 샤프트(128)에 커플링되거나 그와 일체가 되어, 그것을 회전 구동시킨다. 유니버셜 조인트(130)는, 각 단부에 바퀴(134A 및 134B)가 장착된 차축(132)에 커플링되어 그것을 회전 구동시킨다. 변속기(118)의 출력 샤프트(126)는 프로펠러 샤프트(128), 유니버셜 조인트(130) 및 차축(132)을 통해서 통상적인 방식으로 바퀴(134A 및 134B)를 구동시킨다.
통상적인 로크업 클러치(lockup clutch)(136)가 토크 변환기(108)의 터빈(112)과 펌프(110) 사이에 연결된다. 토크 변환기(108)가 차량 발진, 저속 및 특정 기어 변속 조건과 같은 특정 동작 조건 중에 소위 "토크 변환기" 모드로 동작될 수 있다는 점에서, 토크 변환기(108)의 동작은 통상적이다. 토크 변환기 모드에서, 로크업 클러치(136)가 결합해제되고 펌프(110)는 구동 유닛 출력 샤프트(104)의 회전 속력으로 회전되는 한편, 터빈(112)은 펌프(110)와 터빈(112) 사이에 개재된 유체(미도시)를 통해서 펌프(110)에 의해서 회전 작동된다. 이러한 동작 모드에서, 토크 증배가 유체 커플링을 통해서 발생되고, 그에 따라, 종래 기술에서 공지된 바와 같이, 터빈 샤프트(114)는 구동 유닛(102)에 의해서 공급되는 것 보다 큰 토크를 구동한다. 그 대신, 토크 변환기(108)는, 변속기(118)의 유성 기어 시스템(122)의 특정 기어가 결합될 때와 같은, 다른 동작 조건 중에 소위 "로크업" 모드로 동작될 수 있다. 본 기술분야에 또한 공지된 바와 같이, 로크업 모드에서, 로크업 클러치(136)가 결합되고, 그에 의해서 펌프(110)는 터빈(112)에 직접적으로 고정되며, 그에 따라 구동 유닛 출력 샤프트(104)는 변속기(118)의 입력 샤프트(124)에 직접적으로 커플링된다.
변속기(118)는, 다수(J)의 유체 경로(1401 내지 140J)를 통해서 유성 기어 시스템(122)에 유체적으로 커플링된 전자-유압 시스템(138)을 더 포함하고, 여기에서 J는 임의의 양의 정수일 수 있다. 전자-유압 시스템(138)은 제어 신호에 응답하여 유체가 하나 이상의 유체 경로(1401 내지 140J)를 통해서 선택적으로 유동되게 하고, 그에 의해서 유성 기어 시스템(122) 내의 복수의 상응하는 마찰 장치의 동작 즉, 결합 및 결합해제를 제어하게 한다. 복수의 마찰 장치는 하나 이상의 통상의 브레이크 장치, 하나 이상의 토크 전달 장치 등을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 복수의 마찰 장치의 동작 즉, 결합 및 결합해제는, 각각의 마찰 장치에 대한 유체 압력을 제어하는 것에 의한 것과 같이, 복수의 마찰 장치의 각각에 의해서 부여되는 마찰을 선택적으로 제어하는 것에 의해서 제어된다. 어떠한 방식으로도 제한하기 위한 것이 아닌 하나의 예시적인 예에서, 복수의 마찰 장치는, 전자-유압 시스템(138)에 의해서 공급된 유체 압력을 통해서 각각 제어가능하게 결합 및 결합해제될 수 있는 통상적인 클러치 형태의 복수의 토크 전달 장치 및 브레이크를 포함한다. 어떠한 경우에도, 변속기(118)의 여러 기어들 사이에서 변화 또는 변속하는 것은, 다수의 유체 경로(1401 내지 140J) 내의 유체 압력의 제어를 통해서 복수의 마찰 장치를 선택적으로 제어하는 것에 의해서 통상적인 방식으로 달성된다.
시스템(100)은 메모리 유닛(144)을 포함할 수 있는 변속기 제어 회로(142)를 더 포함한다. 변속기 제어 회로(142)는 예시적으로 마이크로프로세서 기반이고, 메모리 유닛(144)은 일반적으로 토크 변환기(108)의 동작 및 변속기(118)의 동작, 즉 유성 기어 시스템(122)의 다양한 기어들 사이의 변속을 제어하기 위해 변속기 제어 회로(142)의 프로세서에 의해 실행될 수 있는, 내부에 저장된, 명령어를 포함한다. 그러나, 본 개시내용은 변속기 제어 회로(142)가 마이크로프로세서 기반이 아니고, 메모리 유닛(144) 내에 저장된 하드와이어(hardwired) 명령어 및/또는 소프트웨어 명령어의 하나 이상의 세트에 기초하여 토크 변환기(108) 및/또는 변속기(118)의 동작을 제어하도록 구성되는 다른 예를 고려한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 1에 도시된 시스템(100)에서, 토크 변환기(108) 및 변속기(118)는 토크 변환기(108) 및 변속기(118) 각각의 하나 이상의 동작 상태를 나타내는 센서 신호를 생성하도록 구성된 다수의 센서를 포함한다. 예를 들어, 토크 변환기(108)는 예시적으로 구동 유닛(102)의 출력 샤프트(104)의 회전 속력과 동일한 펌프 샤프트(106)의 회전 속력에 상응하는 속력 신호를 생성하도록 위치되고 구성된 통상의 속력 센서(146)를 포함한다. 속력 센서(146)는 신호 경로(152)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 펌프 속력 입력부(PS)에 전기적으로 연결되고, 변속기 제어 회로(142)는 터빈 샤프트(106)/구동 유닛 출력 샤프트(104)의 회전 속력을 결정하기 위해 통상적인 방식으로 속력 센서(146)에 의해 생성된 속력 신호를 처리하도록 동작될 수 있다.
변속기(118)는 예시적으로 터빈 샤프트(114)와 동일한 회전 속력의 변속기 입력 샤프트(124)의 회전 속력에 대응하는 속력 신호를 생성하도록 위치되고 구성된 다른 통상의 속력 센서(148)를 포함한다. 변속기(118)의 입력 샤프트(124)는 터빈 샤프트(114)에 직접 커플링되거나 일체로 형성되고, 속력 센서(148)는 대안적으로 터빈 샤프트(114)의 회전 속력에 상응하는 속력 신호를 생성하도록 위치되고 구성될 수 있다. 임의의 경우에, 속력 센서(148)는 신호 경로(154)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 변속기 입력 샤프트 속력 입력부(TIS)에 전기적으로 연결되고, 변속기 제어 회로(142)는 터빈 샤프트(114)/변속기 입력 샤프트(124)의 회전 속력을 결정하기 위해 통상의 방식으로 속력 센서(148)에 의해 생성된 속력 신호를 처리하도록 동작될 수 있다.
변속기(118)는 변속기(118)의 출력 샤프트(126)의 회전 속력에 상응하는 속력 신호를 생성하도록 위치되고 구성된 또 다른 속력 센서(150)를 더 포함한다. 속력 센서(150)는 통상적일 수 있고, 신호 경로(156)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 변속기 출력 샤프트 속력 입력부(TOS)에 전기적으로 연결된다. 변속기 제어 회로(142)는 변속기 출력 샤프트(126)의 회전 속력을 결정하기 위해 통상의 방식으로 속력 센서(150)에 의해 생성된 속력 신호를 처리하도록 구성된다.
예시된 예에서, 변속기(118)는 변속기(118) 내의 다양한 동작을 제어하도록 구성된 하나 이상의 작동기를 더 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 전자-유압 시스템(138)은 예시적으로 대응하는 수의 신호 경로(721 내지 72J)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 다수의(J) 제어 출력부(CP1 내지 CPJ)에 전기적으로 연결되어 있는 다수의 작동기, 예를 들어 통상의 솔레노이드 또는 다른 통상의 작동기를 포함하고, 여기서 J는 상술한 바와 같이 임의의 양의 정수일 수 있다. 전자-유압 시스템(138) 내의 작동기는 상응하는 신호 경로(721 내지 72J) 중 하나 상의 변속기 제어 회로(142)에 의해 생성된 제어 신호(CP1 내지 CPJ) 중 상응하는 하나에 각각 응답하여, 하나 이상의 대응 유체 통로(1401 내지 140J) 내의 유체의 압력을 제어함으로써 복수의 마찰 장치의 각각에 의해 부여된 마찰을 제어하고, 따라서 다양한 속력 센서(146, 148 및/또는 150)에 의해 제공된 정보에 기초하여, 하나 이상의 대응 마찰 장치의 동작, 즉 결합 및 결합해제를 제어한다.
유성 기어 시스템(122)의 마찰 장치는 예시적으로 통상의 방식으로 전자-유압 시스템에 의해 분배되는 유압 유체에 의해 제어된다. 예를 들어, 전자-유압 시스템(138)은 예시적으로 전자-유압 시스템(138) 내의 하나 이상의 작동기의 제어를 거쳐 하나 이상의 마찰 장치에 유체를 분배하는 통상의 유압식 용적형 펌프(positive displacement pump)(미도시)를 포함한다. 본 예에서, 제어 신호(CP1 내지 CPJ)는 예시적으로 하나 이상의 작동기가 하나 이상의 마찰 장치로의 유압 압력을 제어하기 위해 응답하는 아날로그 마찰 장치 압력 명령이다. 그러나, 복수의 마찰 장치의 각각에 의해 부여된 마찰은 대안적으로 다른 통상의 마찰 장치 제어 구조 및 기술에 따라 제어될 수 있고, 이러한 다른 통상의 마찰 장치 제어 구조 및 기술은 본 개시내용에 의해 고려된다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 임의의 경우에, 각각의 마찰 장치의 아날로그 동작은 메모리 유닛(144) 내에 저장된 명령어에 따라 제어 회로(142)에 의해 제어된다.
예시된 예에서, 시스템(100)은 다수(K)의 신호 경로(162)를 거쳐 구동 유닛(102)에 전기적으로 커플링된 입출력 포트(I/O)를 갖는 구동 유닛 제어 회로(160)를 더 포함하고, 여기서 K는 임의의 양의 정수일 수 있다. 구동 유닛 제어 회로(160)는 통상적일 수 있고, 구동 유닛(102)의 전체 동작을 제어하고 관리하도록 동작가능하다. 구동 유닛 제어 회로(160)는 다수(L)의 신호 경로(164)를 거쳐 변속기 제어 회로(142)의 유사한 통신 포트(COM)에 전기적으로 연결되어 있는 통신 포트(COM)를 더 포함하는데, 여기서 L은 임의의 양의 정수일 수 있다. 하나 이상의 신호 경로(164)는 통상적으로 데이터 링크라 총칭된다. 일반적으로, 구동 유닛 제어 회로(160) 및 변속기 제어 회로(142)는 통상의 방식으로 하나 이상의 신호 경로(164)를 거쳐 정보를 공유하도록 동작 가능하다. 일 예에서, 예를 들어, 구동 유닛 제어 회로(160) 및 변속기 제어 회로(142)는 미국 자동차 공학회(society of automotive engineers: SAE) J-1939 통신 프로토콜에 따라 하나 이상의 메시지의 형태로 하나 이상의 신호 경로(164)를 거쳐 정보를 공유하도록 동작가능하지만, 본 개시내용은 구동 유닛 제어 회로(160) 및 변속기 제어 회로(142)가 하나 이상의 다른 통상의 통신 프로토콜(예를 들어, J1587 데이터 버스, J1939 데이터 버스, IESCAN 데이터 버스, GMLAN, Mercedes PT-CAN과 같은 통상의 데이터버스로부터)에 따라 하나 이상의 신호 경로(164)를 거쳐 정보를 공유하도록 동작 가능한 다른 예를 고려한다.
도 2를 참조하면, 변속기 시스템(200)의 일 예가 도시되어 있다. 변속기 시스템(200)은 입력부(202) 및 출력부(284)를 포함한다. 토크가 엔진(미도시), 원동기, 또는 다른 토크-생성 시스템에 의해 입력부(202)에 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 변속기 시스템(200)은 제1 측부(286) 및 제2 측부(288)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 각각의 측부에는 출력부(284)가 존재한다. 출력부(284)는 이러한 예에서 변속기 출력부를 나타낸다. 변속기 출력부(284)로부터의 출력 토크는 최종 구동 조립체 또는 다른 시스템에 전달되어 바퀴 또는 궤도와 같은 지면-결합 기구를 구동할 수 있다.
변속기 시스템(200)은 엔진(미도시)으로부터 토크를 수취하는 입력 샤프트(204)를 포함할 수 있다. 속력 센서(206)가 입력 샤프트(204)의 회전에 기초하여 입력 속력을 검출하거나 측정하도록 제공될 수 있다. 대안적으로, 입력 속력(또는 엔진 속력)은 J-1939 통신 링크 또는 임의의 다른 공지의 수단을 거쳐 변속기 제어기(310)(도 3)에 통신될 수 있다. 입력 속력 및 입력 토크와 같은 다른 특성은 공지의 방법에 따라 엔진 제어기(302)로부터 변속기 제어기(310)에 통신될 수 있다.
변속기 시스템(200)은 토크 변환기(208)와 같은 유체 커플링 장치를 포함할 수 있다. 토크 변환기(208)는 펌프 및 터빈을 포함할 수 있다. 더욱이, 로크업 클러치(210)는 더 상세히 설명될 것인 바와 같이 제공될 수 있다.
토크 변환기(208)를 통과하는 토크는 도시된 바와 같이 터빈 샤프트(212)를 구동한다. 터빈 샤프트(212)는 토크 변환기(208)와 베벨 기어세트(214) 사이에 커플링된다. 베벨 기어세트(214)는 구동 기어(216), 제1 종동 기어(218) 및 제2 종동 기어(220)를 포함할 수 있다. 구동 기어(216)는 터빈 샤프트(212)에 직접 연결될 수 있고, 각각의 종동 기어는 방향 클러치에 커플링될 수 있다.
도 2에서, 변속기 시스템(200)은 제1 방향 클러치(226) 및 제2 방향 클러치(228)를 포함한다. 제1 방향 클러치(226)는 변속기 출력(284)이 전진 방향 또는 후진 방향으로 회전되게 하도록 선택적으로 결합될 수 있다. 제2 방향 클러치(228)는 제1 방향 클러치(226)가 선택적으로 결합될 때의 반대 방향으로 변속기 출력(284)이 회전되게 하도록 선택적으로 결합될 수 있다. 더욱이, 방향 클러치는 범위 클러치 팩 및 정유압 조향 유닛(HSU)(240)이 어느 일 방향으로 구동되게 할 수 있다. 도 2에 도시된 것들 이외의 다른 방향 클러치가 제공될 수 있다. 더욱이, 변속기 시스템이 중립 위치 또는 범위에 있으면, 방향 클러치 중 하나가 선택적으로 결합될 수 있다. 달리 말하면, 일 예에서, 방향 클러치 중 적어도 하나는 각각의 선택된 위치 또는 범위에 결합될 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 방향 클러치 중 어느 하나도 또는 어느 것도 선택적으로 결합되지 않는 적어도 하나의 위치 또는 범위가 존재할 수 있다.
이러한 개시내용의 목적을 위해서, 선택된 위치 또는 범위는 임의의 기어비, 속력비, 변속 선택기 상의 위치, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 변속 선택기는 주차 위치, 후진 위치, 전진 위치, 중립 위치, 및 피봇 위치를 포함할 수 있다. 전진 위치는 "저단(low)" 및 "고단(high)" 위치를 포함할 수 있다. 이는 차량 또는 기계의 유형 및 그 의도된 용도에 따라 다양할 수 있다. 4륜 구동 차량은 예를 들어, "4륜 구동" 위치 및 "2륜 구동" 위치를 포함할 수 있다. 따라서, 본 개시내용은, 임의의 공지된 유형의 변속 선택기 상의 위치 또는 변속기에 의해서 획득될 수 있는 범위 또는 비율과 관련되기 때문에, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
제1 샤프트(222)가 제1 종동 기어(218)와 제1 방향 클러치(226) 사이에 커플링될 수 있다. 제2 샤프트(224)가 제2 종동 기어(220)와 제2 방향 클러치(228) 사이에 커플링될 수 있다. 다른 예에서, 허브 또는 기어가 각각의 종동 기어를 방향 클러치에 직접 커플링시킬 수 있다. 변속기 제어기(310)는 방향 클러치의 결합 또는 결합해제를 선택적으로 제어할 수 있다. 방향 클러치를 선택적으로 결합 또는 결합해제하기 위한 변속 선택기(304)와 같은 다른 제어 수단이 또한 가능하다. 임의의 경우에, 제1 방향 클러치(226)가 결합될 때, 토크가 구동 기어(216)로부터 제1 종동 기어(218) 및 제1 샤프트(222)를 거쳐 제1 방향 클러치(226)로 전달될 수 있다.
각각의 방향 클러치의 출력부는 범위 입력 기어세트(230)에 커플링된다. 범위 입력 기어세트(230)는 하나 이상의 기어를 포함할 수 있다. 도 2에서, 범위 입력 기어세트(230)는 제1 범위 기어(232), 제2 범위 기어(234), 및 제3 범위 기어(236)를 포함한다. 제1 범위 기어(232)는 결합되어 있는 방향 클러치의 출력부에 직접 커플링될 수 있다. 따라서, 토크는 결합된 방향 클러치를 통해, 제2 범위 기어(234)에 연결된 제1 범위 기어(232)에 전달된다. 제2 범위 기어(234)는 HSU(240)의 입력부에 커플링된 제3 범위 기어(236)에 커플링된다. HSU(240)의 입력부는 펌프(242)를 구동하고, 펌프(242)는 HSU(240)의 출력부로서 기능하는 모터(244)를 구동한다.
정유압 조향 유닛 연결해제 기구(266)가 HSU(240)를 변속기 출력부(284)에 연결되어 있는 상태로부터 연결해제하기 위해 제공될 수 있다. 일 예에서, HSU 연결해제 기구(266)는 클러치이다. 다른 예에서, 그것은 도그 클러치, 기계적 다이오드, 또는 임의의 다른 유형의 선택적으로 결합가능한 장치일 수 있다. HSU 연결해제 기구(266)는 HSU(240)가 변속기 출력부(284)에 연결되도록 통상적으로 결합될 수 있다. 그러나, HSU 연결해제 기구(266)가 선택적으로 결합해제되거나 에너지공급-중단(de-energizing)될 때, 그 후 HSU(240)는 변속기 출력부(284)로부터 연결해제될 수 있다. HSU(240)는, 연결해제될 때, 범위 입력 기어세트(230)로부터 계속 토크를 받을 수 있지만, HSU(240)는 출력부(284)에 어떠한 토크도 전달할 수 없다.
속력 센서(238)가 도 2에 또한 도시되어 있다. 속력 센서(238)는 방향 클러치의 하류 또는 그 이후의 장소에서 회전 속력을 측정할 수 있다. 여기서, 속력 센서(238)는 속력 및 방향의 모두가 검출 가능하도록 제2 범위 기어(234)로부터 회전 속력을 측정할 수 있다. 따라서, 속력 센서(238)는 적어도 일 예에서 회전 속력 및 방향의 모두를 검출할 수 있다. 본 개시내용에서, 속력 센서(238)에 의해 검출된 속력은 터빈 속력으로 칭할 수 있다.
변속기 시스템(200)은 직접 구동 피봇 클러치(246)를 또한 포함할 수 있다. 직접 구동 피봇 클러치(246)는 변속기 시스템(200)이 피봇 모드에서 동작하게 하도록 선택적으로 결합될 수 있다. 이러한 것이 도 4에서 더 설명된다. 직접 구동 피봇 클러치(246)는 정상 상태에서, 결합된 방향 클러치로부터 HSU(240)로 토크가 직접 전달되도록, 결합해제될 수 있다. 그러나, 직접 구동 피봇 클러치(246)가 결합될 때, 결합된 방향 클러치로부터 직접 구동 피봇 클러치(246)를 통해 조향 구동 기어열(254)으로 토크가 선택적으로 전달될 수 있다. 조향 구동 기어열(254)은 범위 입력 기어세트(230), 제1 직접 구동 기어(250), 제2 직접 구동 기어(252), 조향 전달 샤프트(256), 및 조향 유성 기어세트(258)를 포함할 수 있다.
직접 구동 피봇 클러치(246)가 결합될 때, 토크가 선택적으로 결합되는 방향 클러치로부터 직접 구동 피봇 클러치(246)를 통해 전달되어 직접 구동 샤프트(248)를 회전 구동시킬 수 있다. 직접 구동 샤프트(248)는 제1 직접 구동 기어(250) 및 제2 직접 구동 기어(252)에 커플링될 수 있다. 조향 전달 샤프트(256)는 제2 직접 구동 기어(252)에 커플링될 수 있고, 그에 따라 토크는 변속기 시스템(200)의 제1 측부(286) 및 제2 측부(288)로 분할된다. 직접 구동 피봇 클러치(246)가 결합해제될 때, 토크는 HSU(240)로부터 수취되고 조향 전달 샤프트(256)를 거쳐 변속기 시스템(200)의 양 측부로 분할될 수 있다.
조향 유성 기어세트(258)는 태양 기어(260), 캐리어 부재 또는 조립체(262), 및 링 기어(264)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 링 기어(264)는 변속기 시스템(200)의 하우징에 연결될 수 있고 따라서 회전이 고정된다. 유성 기어세트(258)로의 입력은 태양 기어(260)를 거치고, 출력은 캐리어 부재(262)를 거친다. HSU(240)는 통상 환경하에서 태양 기어(260)에 연결될 수 있고, HSU 연결해제 기구(266)가 그 결합해제 위치 또는 상태로 선택적으로 제어될 때에만 연결해제된다. 따라서, HSU 연결해제 기구(266)가 결합될 때, 토크는 HSU(240)로부터 태양 기어(260)를 거쳐 조향 유성 기어세트(258) 내로 전달되고 캐리어 부재(262)를 거쳐 출력될 수 있다. 캐리어 부재(262)는 조향 기어(270)에 커플링될 수 있고, 이 조향 기어는 이어서 조향 전달 샤프트(256)에 커플링된다. 더욱이, 캐리어 부재(262)로부터의 토크는 또한 출력 유성 기어세트(272)에 커플링된 제2 조향 기어(268)에 전달될 수 있다.
HSU 연결해제 기구(266)가 그 결합해제된 위치로 선택적으로 제어될 때, 즉 직접 구동 피봇 또는 피봇 로크업 모드 중에, 토크는 HSU(240)를 거쳐 전달되지 않는다. 대신에, 직접 구동 피봇 클러치(246)가 결합되고, 전술된 바와 같이, 토크는 조향 유성 기어세트(258)를 통해 캐리어 부재(262)를 거쳐 전달된다. 달리 말하면, 태양 기어(260)로 전달되는 토크가 존재하지 않는다. 캐리어 부재(262)는 제2 조향 기어(268)를 거쳐 출력 유성 기어세트(272)의 태양 기어(274)에 커플링된다.
출력 유성 기어세트(272)는 태양 기어(274), 캐리어 조립체 또는 부재(276), 및 링 기어(278)를 포함할 수 있다. 여기서, 태양 기어(274)는 출력 유성 기어세트(272)의 입력부(즉, 조향 입력부)이고, 캐리어 부재(276)는 기어세트의 출력부이다. 링 기어(278)는 추진 입력부일 수 있고 다른 기어 또는 기어세트(도시 생략)에 스플라인 결합될(splined) 수 있는 샤프트(282)에 커플링된다. 캐리어 부재(276)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 브레이크(280)에 의해 회전이 유지 또는 고정될 수 있다.
링 기어(278)는 변속기 출력 샤프트에 커플링된다. 하나 이상의 출력 샤프트가 존재할 수 있다. 일 예에서, 제1 측부(286) 상의 링 기어(278)는 하나의 출력 샤프트에 커플링되고, 제2 측부(288) 상의 링 기어(278)는 제2 출력 샤프트에 커플링된다. 임의의 경우에, 하나 이상의 출력 샤프트는 변속기 출력부(284)에 직접적으로 또는 간접적으로 커플링될 수 있다.
차량 또는 기계를 조향하고 변속기 시스템(200)을 범위에서(예를 들어, 전진 또는 후진 방향에서) 동작시킬 때, 토크는 HSU(240)를 통해 전달된다. 그러나, HSU(240)는 토크가 통과할 때 손실을 발생시킨다. 토크 변환기(208)에서도 마찬가지이다. 이러한 손실은 변속기 시스템(200)의 전체 효율을 감소시킨다. 운전자가 예를 들어, 90° 회전을 하기 위해 차량 또는 기계를 피봇하기를 원할 때, 토크 변환기(208) 및 HSU(240)의 손실을 피하고 조향 구동 기어열(254)에 직접 엔진을 연결하거나 동력을 입력하는 것이 바람직하다. 게다가, 변속기 시스템(200)을 과열시키지 않고 차량 또는 기계를 피봇하는 것이 바람직하다. 피봇 동작 중에 높은 효율을 달성하고 변속기 시스템(200)의 과열을 회피하기 위해, 고효율 피봇 조향 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이는 적어도 일 예에서, HSU(240)를 연결해제하고 로크업 클러치(210)를 결합함으로써 달성될 수 있다.
그러나, 도 4를 참조하기 전에, 차량 제어 시스템(300)이 도 3에 도시되어 있다. 이 시스템(300)에서, 차량 또는 기계는 엔진 제어기(302)에 의해 동작가능하게 제어되는 엔진 또는 원동기(미도시)를 포함할 수 있다. 운전자는 변속 선택기(304) 및 스로틀 입력부(306)에 의해 차량 또는 기계를 선택적으로 제어할 수 있다. 스로틀 입력부(306)는 운전자가 가속기 또는 스로틀 페달을 밟을 때를 검출하는 센서일 수 있다. 센서는 운전자에 의한 희망 스로틀량을 나타내는 전기 신호를 통신할 수 있다. 원하는 스로틀 입력을 나타내기 위해 운전자가 다른 제어 기구를 사용할 수 있다. 더욱이, 브레이크 시스템, 조향 시스템 등을 포함하는 다른 제어 기구가 제어 시스템(300) 내에 또한 포함될 수 있다.
전술된 바와 같이, 변속 선택기(304)는 차량 또는 기계의 조향 및 이동 방향의 양자 모두를 제어하기 위해 운전자에 의해 제어될 수 있다. 변속 선택기(304)는 전진, 후진, 중립 및 피봇과 같은 복수의 위치를 포함할 수 있다. 다른 위치는 주차, 고단, 저단 등을 포함할 수 있다. 변속 선택기(304)는 그 복수의 위치 각각으로의 변속 선택기의 움직임을 검출하는 센서를 포함할 수 있다.
차량 제어 시스템(300)은 도 2의 변속기 시스템(200)과 유사할 수 있는 변속기 시스템(308)을 더 포함한다. 변속기 시스템(308)은 변속기 제어기(310), 밸브, 솔레노이드, 및 다른 제어 요소를 갖는 밸브 본체와 같은 제어 시스템(312), 및 기어열(314)을 포함할 수 있다. 변속기 제어기(310)는 변속 선택기(304) 및 스로틀 입력부(306)에 대한 움직임 또는 변화를 검출하는 센서와 전기 통신할 수 있다. 도 3에서, 쇄선은 전기 연결(유선 또는 무선)을 나타내고, 실선은 유압, 기계 또는 전자유압 연결을 나타낸다. 변속기 제어기(310)는 다양한 명령 또는 명령어를 수신하거나 통신하기 위해 엔진 제어기(302)와 전기 통신할 수 있다. 일 예에서, 엔진 속력은 J-1939 통신 링크를 통해 엔진 제어기(302)를 거쳐 변속기 제어기(310)에 통신될 수 있다.
도 3의 제어 시스템(312)은 솔레노이드, 밸브, 센서 등과 같은 복수의 전기 또는 유압 제어 기구를 포함할 수 있다. 제어 시스템(312)은 도 1의 전자-유압 시스템(138)과 유사할 수 있다. 적어도 일 예에서, 제어 시스템(312)은 그 내부에 형성된 복수의 유체 경로를 갖는 밸브 본체를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 입력 또는 엔진 속력 센서(316) 및 터빈 속력 센서(318)와 같은 센서가 또한 포함될 수 있다. 도 3의 엔진 속력 센서(316)는 도 2의 속력 센서(206)에 상응할 수 있고, 터빈 속력 센서(318)는 도 2에 참조되어 있는 다른 속력 센서(238)에 상응할 수 있다. 입력 속력 센서(316) 및 터빈 속력 센서(318)는 도시된 바와 같이, 변속기 제어기(310)와 전기 통신할 수 있다. 출력 속력 센서, 입력 토크 센서, 출력 토크 센서 등과 같은 다른 센서가 변속기 시스템(308) 내에 포함될 수 있다.
기어열(314)은 복수의 마찰 장치, 클러치, 브레이크, 기어 샤프트 등을 포함할 수 있다. 복수의 마찰 장치는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 하나 이상의 종래의 브레이크 장치, 하나 이상의 토크 전달 장치 등을 포함할 수 있다. 도 1과 유사하게, 복수의 마찰 장치의 동작, 즉 결합 및 결합해제는 각각의 마찰 장치로의 유체 압력을 제어하는 것에 의한 것과 같이, 복수의 마찰 장치의 각각에 의해 부여된 마찰을 선택적으로 제어하는 것에 의해 제어된다. 어떠한 방식으로도 제한되도록 의도되지 않은 일 예에서, 복수의 마찰 장치는 복수의 브레이크와, 제어 시스템(312)에 의해 공급된 유체 압력을 거쳐 각각 제어 가능하게 결합되고 결합해제될 수 있는 통상의 클러치의 형태의 토크 전달 장치를 포함한다.
다른 예에서, 조향 구동 기어열(254)은 기어열(314)의 부분일 수 있다. 게다가, 베벨 기어세트(214), 제1 방향 클러치(226), 제2 방향 클러치(228), 및 직접 구동 피봇 클러치(246)는 기어열(314) 내에 포함될 수 있다. 다른 예에서, HSU 연결해제 기구(266)는 기어열(314) 내에 포함될 수 있다. 더욱이, 조향 유성 기어세트(258) 및 출력 유성 기어세트(272)는 기어열(314)의 부분으로서 포함될 수 있다. 적어도 일 예에서, 각각의 기어, 샤프트, 클러치, 브레이크, 및 유성 기어세트는 도 3의 기어열(314)의 부분을 형성한다.
전술한 바와 같이, 일부 차량 또는 기계는 전진, 후진, 중립, 및 피봇에서 동작가능한 변속기 시스템을 포함한다. 피봇 위치 또는 범위에서, 변속기 시스템은 운전자가 차량 또는 기계를 제어가능하게 피봇시킬 수 있도록, 예를 들어 90° 회전을 통해 조향시킬 수 있도록 기능한다. 이렇게 함에 있어서, 많은 종래의 변속기 시스템은 과열되거나 피봇 위치에서 비효율적이다.
도 4를 참조하면, 변속기 시스템의 온도를 더 양호하게 조절하는 효율적인 피봇 조향 시스템을 제공하기 위한 제어 방법(400)이 개시되어 있다. 이 제어 방법(400)에서, 복수의 블록 또는 단계가 실행될 수 있다. 예를 들어, 방법(400)의 제1 블록(402)은 변속 선택기(304)가 "피봇" 위치로 움직이거나 제어될 때 실행될 수 있다. 이것이 행해짐에 따라, 제어 방법(400)은 블록 404으로 진행할 수 있고, 여기서 운전자가 차량 또는 기계를 피봇시키기를 원하는 것을 나타내는 "피봇" 신호가 변속기 제어기(310)에 통신될 수 있다.
일단 변속기 제어기(310)가 변속 선택기(304) 또는 변속 선택기(304)의 움직임을 검출하는 센서로부터 "피봇" 신호를 수신하면, 제어기(310)는 제어 시스템(312) 또는 기어열(314)에 명령어를 송신함으로써 블록 406에서 제어 방법(400)을 더 실행할 수 있다. 블록 406의 명령어는 직접 구동 피봇 클러치(246)의 결합을 제어하는 것이다. 직접 구동 피봇 클러치(246)는 기어열(314)의 일부일 수 있지만, 결합 또는 결합해제는 제어 시스템(312)에 위치된 하나 이상의 솔레노이드 또는 밸브에 의해 제어될 수 있다. 직접 구동 피봇 클러치(246)는 구동열(314)으로부터 분리될 수 있거나, 변속기 제어기(310)를 통해 결합 또는 결합해제되도록 직접적으로 명령받을 수 있다. 직접 구동 피봇 클러치(246)의 결합 또는 결합해제를 제어하기 위한 임의의 수의 방식이 사용될 수 있다.
임의의 경우에, 블록 406이 실행되면, 제어 방법(400)은 직접 구동 피봇 클러치가 결합되는 블록 408로 진행할 수 있다. 일단 직접 구동 피봇 클러치(246)가 결합되면, 직접 구동 피봇 클러치(246)를 거쳐 베벨 기어세트(214)로부터 방향 클러치 중 하나를 통해 조향 구동 기어열(254)까지 토크 경로가 성립된다. 제어 방법(400)은 이어서 블록 410에서 변속기를 통한 손실을 감소시키기 위해서 HSU(240)를 연결해제시킬 수 있다.
블록 410에서, 예를 들어 변속기 제어기(310)는 HSU 연결해제 기구(266)에 에너지공급(energizing)을 행하거나 달리 그것을 커플링해제시키기 위해서 제어 시스템(312)에 신호 또는 명령어를 송신할 수 있다. HSU 연결해제 기구(266)는 통상적으로 커플링된 또는 에너지공급-중단된 상태로 편향될 수 있다. 따라서, 제어 시스템(312)의 솔레노이드 또는 다른 제어 수단이 기구(266)를 커플링해제시키거나 거기에 에너지공급을 행할 수 있다. HSU 연결해제 기구(266)가 블록 410에서 에너지공급될 때, 제어 방법(400)은 블록 412로 진행할 수 있고 이에 의해 HSU(240)과 조향 유성 기어세트(258) 사이의 토크 경로가 중단 또는 연결해제된다. 따라서, 토크는 범위 입력 기어세트(230)를 통해 HSU(240)의 펌프(242)로 전달될 수 있지만, 토크는 HSU(240)를 거쳐 조향 유성 기어세트(258)에 전달되지 않는다. 그러므로, 토크 경로는 HSU(240)를 우회하거나 바이패스하고, 이제 직접 구동 피봇 클러치(246)를 통해 출력 유성 기어세트(272)까지 성립된다.
블록 414에서, 운전자는 특정 방향으로 조향 장치 또는 요크(yoke)에서 움직임을 개시할 수 있다. 이는 예를 들어 전진 방향 또는 후진 방향일 수 있다. 임의의 경우에, 블록 416에서 조향 방향을 나타내는 신호가 변속기 제어기(310)에 의해 수신될 수 있다. 일단 변속기 제어기(310)가 블록 416에서 신호를 수신하면, 변속기 제어기(310)는 운전자의 의도에 기초하여 제1 방향 클러치(226) 또는 제2 방향 클러치(228)를 결합시키기 위해서 제어 시스템(312)에 신호 또는 명령어를 송신할 수 있다. 제어 시스템(312)은 각각의 방향 클러치의 결합 또는 결합해제를 유압식으로 제어할 수 있는 솔레노이드 또는 다른 제어 수단을 포함할 수 있다. 방향 클러치가 결합 또는 결합해제되는 방식은 본 개시내용에서 제한적이지 않으며, 클러치를 결합 또는 결합해제시키는 다른 공지의 방식이 본원에서 고려된다. 예를 들어, 제어기(310)는 필요에 따라 결합 또는 결합해제하도록 방향 클러치와 직접 통신할 수 있다. 운전자의 의도에 상응하는 방향 클러치는 블록 420에서 결합될 수 있다.
블록 414에서, 조향 방향은 위치 센서, 스티어-바이-와이어(steer-by-wire), 또는 원하는 조향 방향을 검출하기 위한 임의의 다른 감지 수단에 의해 감지 또는 검출될 수 있다. 또한, 제어 논리는 변속기 제어기(310)의 메모리 유닛에 저장될 수 있고 프로세서에 의해 실행되어 제어 방법(400)의 하나 이상의 블록을 수행할 수 있다. 제어 방법(400)은 제어기(310)에 의해 저장된 일련의 단계들, 하나 이상의 알고리즘들, 소프트웨어 등으로서 실행될 수 있다. 대안적으로, 변속기 제어기(310)는 제어 방법(400)의 하나 이상의 블록을 실행하기 위해 다른 제어기, 예를 들어 엔진 제어기(302)와 통신할 수 있다. 따라서, 도 4의 도시된 실시형태는 피봇 조향 시스템이 직접 구동 조향 동작을 달성하면서 향상된 효율을 달성할 수 있는 방법의 하나의 예일뿐이다. 본 개시내용의 목적 상, 직접 구동 조향 동작은 엔진 동력이 직접 구동 피봇 클러치(246)를 통해 조향 구동 기어열(254)에 직접 연결될 때 및 HSU(240)가 조향 구동 기어열(254)로부터 연결해제될 때의 조건을 지칭한다.
그러나, 피봇 조향 동작은 토크 변환기 로크업 클러치(210)를 결합시킴으로써 제어 방법(400)에 의해 더 달성될 수 있다. 로크업 클러치(210)를 결합시킴으로써, 변속기 동력 효율은 더 향상될 수 있어 더 많은 엔진 동력이 변속기 출력부(284)에 도달하고, 이 조건에서 변속기 온도가 더 양호하게 조절될 수 있다. 로크업 클러치(210)를 결합시키기 위해서, 제어 방법(400)은 블록 420으로부터 블록 422로 진행할 수 있다. 블록 422에서, 변속기 제어기(310)는 엔진 속력 센서(206, 316)를 통해 엔진 속력을 감시하며 터빈 속력 센서(238, 318)를 통해 터빈 속력을 감지한다.
변속기 제어기(310)는 그 메모리에 로크업 문턱값을 저장할 수 있다. 로크업 문턱값은 로크업 클러치(210)의 결합을 제어하는 것이 적절한 때를 나타내는 엔진 속력과 터빈 속력 사이의 값 또는 비율(예를 들어, 80% 이하)일 수 있다. 이 문턱값은 미리규정된 또는 미리결정된 비율 세트일 수 있어서 로크업 클러치(210)가 결합될 때 엔진은 차단되지 않는다. 이 문턱값은 어떤한 값일 수도 있으며 차량 또는 기계, 엔진, 변속기, 토크 변환기, 로크업 클러치, 또는 용례의 유형에 따라 달라질 수 있다.
동작 중에, 그리고 블록 424에서, 변속기 제어기(310)는 엔진 속력과 터빈 속력 사이의 관계를 연속적으로 감시할 수 있다. 두 속력 사이의 관계 또는 비율이 로크업 문턱값을 만족하면, 제어 방법(400)은 블록 426으로 진행할 수 있다. 블록 426에서, 변속기 제어기(310)는 제어 시스템(312)과 통신하여 로크업 클러치(210)를 결합시킬 수 있다. 다른 방법들이 로크업 클러치(210)를 결합시키는데 사용될 수 있으며, 로크업 클러치가 결합되는 방식은 비제한적이다.
임의의 경우에, 명령어가 로크업 클러치를 결합하도록 보내지면, 로크업 클러치(210)는 블록 428에서 결합될 수 있다. 일단 결합되면, 피봇 로크업 동작이 이루어진다. 피봇 로크업이 이루어지면, 토크 변환기(208)를 가로지르는 유체 커플링은 없고, 토크 변환기(208)로부터의 손실이 감소되거나 제거된다. 이는 더 효율적인 변속기를 초래하여 더 큰 동력이 변속기 출력부(284)에 도달하도록 한다.
상술한 바와 같이, 제어 방법은 피봇 조향 동작을 달성하기 전에 직접 구동 조향 동작을 달성할 수 있다. 또한, 블록 428에서 로크업 클러치가 결합되기 전에 실제로 피봇 운동으로 움직이는 차량 또는 기계 사이에 지연이 있을 수 있다. 대안적으로, 차량 또는 기계는 로크업 클러치가 결합되기 전에 피봇될 수 있다. 이는 로크업 문턱값을 만족시키는 엔진 속력과 터빈 속력의 비율 때문이다. 차량 또는 기계가 피봇되기 시작할 때 또는 피봇을 시작하기 전에, 운전자는 스로틀 입력부(306)를 결합시킴으로써 엔진에 대한 스로틀 명령을 증가시킬 수 있다. 스로틀 명령이 증가함에 따라, 엔진 속력은 증가할 것이고, 변속기 제어기(310)는 엔진 속력과 스로틀 입력의 증가의 양자 모두의 통신을 검출 또는 수신할 수 있다. 엔진 속력 및 터빈 속력 비율이 로크업 문턱값을 만족시키면, 로크업 클러치가 결합되어 피봇 조향 동작을 달성할 수 있다.
직접 구동 조향 동작 및 피봇 로크업 동작을 달성하기 위한 변속기 시스템(200, 300) 및 제어 방법(400)의 다른 실시형태가 가능하다. 전술한 클러치 또는 브레이크는 전자유압 제어 시스템의 솔레노이드에 의해 선택적으로 제어될 수 있다. 대안적으로, 전기식 또는 기계식 액추에이터가 클러치 또는 브레이크를 결합하거나 결합해제하기 위해 사용될 수 있다.
본 개시내용의 원리를 구비하는 예시적인 예가 상기에 개시되었지만, 본 개시내용은 개시된 예에 한정되는 것은 아니다. 대신에, 본 출원은 그 일반적인 원리를 사용하여 본 개시내용의 임의의 변경, 사용, 또는 적응을 커버하도록 의도된다. 또한, 본 출원은 본 개시내용이 속하는 그리고 첨부된 청구범위의 한계 내에 있는 관련 기술분야의 공지의 또는 통상의 실시 내에 있는 것과 같은 본 개시내용으로부터의 이러한 일탈을 커버하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 변속기 제어 방법이며,
    상기 변속기는, 입력부, 출력부, 제어 시스템, 정유압 유닛, 및 기어열을 포함하고, 상기 기어열은 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 포함하고,
    상기 방법은,
    변속 선택기로부터 피봇 명령을 수신하는 단계로서, 피봇 명령은 변속 선택기가 피봇 위치에 있는 것을 나타내는, 수신 단계;
    직접 구동 피봇 클러치를 결합시키는 단계;
    입력부와 출력부 사이에 형성된 제1 토크 경로로부터 정유압 유닛을 커플링해제시키는 단계; 및
    제2 토크 경로를 통해 입력부 및 출력부를 서로 커플링시키는 단계로서, 제2 토크 경로는 직접 구동 피봇 클러치와 조향 구동 기어열을 통해 형성되는, 커플링시키는 단계를 포함하는 변속기 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    정유압 유닛과 조향 구동 기어열 사이에 선택적으로 커플링되는 정유압 유닛 연결해제 기구를 제공하는 단계; 및
    제1 토크 경로로부터 정유압 유닛을 커플링해제하기 위해서 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서, 에너지공급 단계는 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하기 위해서 제어 시스템에 명령어를 송신하는 단계를 포함하는 변속기 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 조향 구동 기어열에 직접 구동 피봇 클러치를 직접 커플링시키는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 수신 단계 후에 직접 구동 피봇 클러치를 결합시키기 위해 제어 시스템과 통신하는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  6. 변속기 제어 방법이며,
    상기 변속기는, 입력부, 출력부, 제어 시스템, 토크 변환기, 로크업 클러치, 정유압 유닛, 및 기어열을 포함하고, 상기 기어열은 제1 방향 클러치, 제2 방향 클러치, 직접 구동 피봇 클러치, 및 조향 구동 기어열을 포함하고,
    상기 방법은,
    변속 선택기로부터 피봇 명령을 수신하는 단계로서, 피봇 명령은 변속 선택기가 피봇 위치에 있는 것을 나타내는, 수신 단계;
    직접 구동 피봇 클러치를 결합시키는 단계;
    입력부와 출력부 사이에 형성된 제1 토크 경로를 통한 토크 전달을 연결해제하기 위해서 정유압 유닛을 커플링해제시키는 단계;
    조향 장치로부터 조향 명령을 수신하는 단계로서, 조향 명령은 조향 방향을 나타내는, 수신 단계;
    조향 명령에 기초하여 상기 제1 방향 클러치 또는 상기 제2 방향 클러치 중 어느 하나를 결합시키는 단계;
    제1 센서에 의해 입력 속력을 검출하고 제2 센서에 의해 터빈 속력을 검출하는 단계;
    입력 속력 및 터빈 속력의 비율을 문턱값과 비교하는 단계;
    입력 속력 및 터빈 속력의 비율이 문턱값을 만족할 때 로크업 클러치를 결합시키는 단계; 및
    제2 토크 경로를 통해 입력부와 출력부 사이에서 토크를 전달하기 위해 입력부 및 출력부를 서로 커플링시키는 단계로서, 제2 토크 경로는 로크업 클러치, 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 통해 형성되는, 커플링시키는 단계를 포함하는 변속기 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    정유압 유닛과 조향 구동 기어열 사이에 선택적으로 커플링되는 정유압 유닛 연결해제 기구를 제공하는 단계; 및
    제1 토크 경로로부터 정유압 유닛을 커플링해제하기 위해서 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 에너지공급 단계는 정유압 유닛 연결해제 기구에 에너지공급을 행하기 위해서 제어 시스템에 명령어를 송신하는 단계를 포함하는 변속기 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서, 조향 구동 기어열에 직접 구동 피봇 클러치를 직접 커플링시키는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 피봇 명령을 수신하는 단계 후에 직접 구동 피봇 클러치를 결합시키기 위해 제어 시스템과 통신하는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 입력 속력을 검출하는 단계는 입력부 또는 입력부와 토크 변환기 사이의 위치에서 입력 속력을 검출하는 단계를 포함하며;
    상기 터빈 속력을 검출하는 단계는 상기 제1 및 상기 제2 방향 클러치와 직접 구동 피봇 클러치 사이의 위치에서 터빈 속력을 검출하는 단계를 포함하는 변속기 제어 방법.
  12. 제6항에 있어서, 조향 명령을 수신하는 단계는 조향 방향에서의 상기 조향 장치의 움직임을 검출하는 단계를 포함하는 변속기 제어 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    입력부와 출력부 사이에 조향 유성 기어세트 및 출력 유성 기어세트를 제공하는 단계로서, 조향 유성 기어세트는 태양 기어, 캐리어 조립체, 및 링 기어를 포함하는, 조향 유성 기어세트 및 출력 유성 기어세트를 제공하는 단계를 더 포함하며,
    커플링해제 단계는 조향 유성 기어세트의 태양 기어로부터 정유압 유닛을 커플링해제시키는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 조향 유성 기어세트의 캐리어 조립체를 통해 출력 유성 기어세트의 태양 기어에 토크를 전달하는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서, 출력 유성 기어세트의 캐리어 조립체를 통해 출력부에 토크를 전달하는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  16. 제6항에 있어서,
    조향 구동 기어열의 조향 전달 샤프트를 제공하는 단계로서, 조향 전달 샤프트는 직접 구동 피봇 클러치와 출력부 사이에 배치되는, 조향 전달 샤프트를 제공하는 단계; 및
    입력부로부터의 토크를 조향 전달 샤프트를 통해 변속기의 제1 측 및 제2 측으로 분할하는 단계를 더 포함하는 변속기 제어 방법.
  17. 변속기 시스템이며,
    변속기 시스템을 제어하는 제어기로서, 제어기는 변속 선택기 및 스로틀 입력부와 통신하도록 구성되는, 제어기;
    입력 토크를 수신하도록 구성되는 입력부;
    입력부에 커플링되는 출력부로서, 출력부는 출력 토크를 전달하도록 구성되는, 출력부;
    제어기와 통신하도록 배치되는 제어 시스템;
    제어 시스템에 커플링되는 기어열로서, 기어열은 제1 방향 클러치, 제2 방향 클러치, 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 포함하는, 기어열;
    펌프 및 모터를 포함하는 정유압 유닛으로서, 펌프는 입력부에 동작가능하게 커플링되고, 모터는 출력부에 동작가능하게 커플링되는, 정유압 유닛; 및
    정유압 유닛과 출력부 사이에 배치되는 정유압 유닛 연결해제 기구로서, 정유압 유닛 연결해제 기구는 커플링된 위치와 커플링해제된 위치 사이에서 동작가능하게 제어되는, 정유압 유닛 연결해제 기구를 포함하고;
    변속기 시스템은 통상 동작, 직접 구동 조향 동작 및 피봇 로크업 동작으로 구성될 수 있으며;
    직접 구동 조향 동작으로 구성될 때, 직접 구동 피봇 클러치는 그 결합 위치에 배치되고, 정유압 유닛 연결해제 기구는 그 커플링해제 위치에 배치되며, 정유압 유닛은 조향 구동 기어열 및 출력부로부터 연결해제되는 변속기 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 입력부와 출력부 사이에 형성되는 토크 경로를 더 포함하고,
    통상 동작에서, 토크 경로는 정유압 유닛 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성되며;
    직접 구동 조향 동작에서, 토크 경로는 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성되는 변속기 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 토크 변환기 및 로크업 클러치를 더 포함하며;
    피봇 로크업 동작으로 구성될 때, 상기 제1 또는 상기 제2 방향 클러치 중 어느 하나는 그 결합 위치에 배치되고, 직접 구동 피봇 클러치는 그 결합 위치에 배치되고, 정유압 유닛 연결해제 기구는 그 커플링해제 위치에 배치되고, 정유압 유닛은 조향 구동 기어열 및 출력부로부터 연결해제되며, 로크업 클러치는 그 결합 위치에 배치되는 변속기 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 입력부와 출력부 사이에 형성되는 토크 경로를 더 포함하고,
    통상 동작에서, 토크 경로는 정유압 유닛 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성되며;
    피봇 로크업 동작에서, 토크 경로는 로크업 클러치, 직접 구동 피봇 클러치 및 조향 구동 기어열을 통해 입력부와 출력부 사이에 형성되는 변속기 시스템.
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