KR19990063725A - 자동변속기의 안전장치 - Google Patents

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Abstract

자동변속기(2)에 대한 안전장치가 제안되어 있는바 여기에서 중첩시 크러치나 브레이크의 불완전한 개방은 변속기 입력회전수와 변속기 출력 회전수 곱하기 1단 변속비의 적(곱한값)의 시간적 상태 변화가 증가되지 않는 것을 인식한다.

Description

자동변속기의 안전장치
이러한 부류에 속하는 개념에서 자동변속기들은 전기 유압식 제어자동변속기라고 할 수 있는바 이에의하면 변속은 교차변속으로서 행해진다. 교차변속의 경우에 있어서 변속은 1차 크러치나 또는 브레이크가 열리고 2차 크러치나 브레이크가 닫히는 동안에 이루어진다. 자동변속기에 있어서는 안전에 위험한 상태를 방지하기 위하여 그의 정상적 작동을 감시하는 것이 일반적인 관례이다. 센서로 제공된 입력신호, 전기자기식 최종제어요소, 전자식 변속기 제어 및 응답의 크기에 의하여 변속에 참여된 크러치와 브레이크들이 감시된다.
특히 관심의 대상이 되는 것으로는 이때 차단되는 크러치나 브레이크의 개방불량은 변속기의 정지 및 이에따른 파손에 이를 수 있음으로 적기에 이를 탐지해야 한다. 불완전한 개방은 이에따라서 안정상의 큰 위험이 따른다.
본 발명은 자동변속기에 대한 안정장치에 관한 것으로서 여기에서 고-또는 저단변속에 대하여 변속기 입력회전수의 시간적인 상태변화의 차이값과 변속기 출력회전수 곱하기 제 1단 변속비의 적(곱한값)이 부단히 증가되지 않을 때 차단된 크러치나 브레이크의 고장이 감지된다.
제 도면에 한가지 실시예가 제시되어 있으며다음과 같다 :
도 1은 자동변속기의 계통도
도 2는 자동변속기의 크러치-브레이크 형식
도 3은 고단변속에 대한 1,2차 특성치의 이상적인 시간적 상태변화
도 4는 저단변속(고단→저단)에 대한 1,2차 특성치의 이상적인 시간적 상태변화
도 5A 고단변속에 대한 불안정한 시간적 상태변화 제 1의 경우
도 5B 고단변속에 대한 불안정한 시간적 상태변화 제 2 경우 및
도 6 성공/실패한 검색조건들의 도표, 회수
본 발명은 이에따라서 자동변속기를 위하여 한가지 차단 크러치나 또는 브레이크의 불완전한 개방을 인식하는 안전장치를 제공하기 위한 과제에 대한 것이다.
본 과제는 발명에 따라서 전자제어장치가 변속개시와 더불어 계측된 변속출력 회전수로부터 주기적으로 1차 특성치 G1으로서 변속출력 회전수 곱하기 1단 변속비의 적(곱한값)을 계산하고 2차 특성치 G2로서 변속출력 회전수를 계측함으로서 해결된다. 1,2차 특성치들에 대하여 시간적인 상태변화에 대한 2개의 연속적인 값이 산출된다. 전자식 제어장치는 시간적인 상태변화의 차이값이 하중을 받음에 따라 커지지 않을 때 개방크러치나 또는 브레이크의 고장을 인식한다. 본 해결방안의 이점을 든다면 변속이 정상적으로 행하여 지는 지의 여부를 양 특성치의 경향에 따라 조기 판단이 가능하다는데 있다. 고장이 난 경우에는 이때 변속이 중단되며 자동변속기는 당초의 변속위치에 그대로 머물게 된다.
이에대한 한가지 형태에서 제안이되고 있는 것으로 각각 포락선(包絡線)으로 둘러 쌓이도록 한다는 것이다. 고장은 포락선들이 하중을 받은후 여전히 중첩됨으로 양 특성치 G1, G2의 값들이 포락선 내부에 있으면 고장영역을 그리고 포락선의밖에 있는 값들은 고장이 없는 영역을 표시하고 있다. 이러한 형태의 장점은 회전센서의 공차가 직접 크러치나 또는 브레이크의 고장으로 판단되지 않는다는데 있다.
또다른 유형에 있어서 제안되는 바에 의하면 구동치차에서의 순간적인 스립(slip)이 1차 특성치 G1 값이 2차 특성치 G2및에 동일 때 감지되게 하는 것이다.
도 1에는 자동변속기(2)가 도시되어 있다. 자동변속기(2)는 유체콘버터(7), 자동장치(12)와 조합된 유성치차 변속기(11), 유압식 제어장치(4) 및 전자제어장치(5)로 구성되어 있다. 내연기관(1)은 구동축(6)으로 자동변속기(2)를 구동시킨다. 전자식 엔진제어장치(3)는 내연기관(1)을 제어하거나 조정한다. 구동축(6)은 유체콘버터(7)와 회전고정되어서 이의 펌프임펠러(8)를 구동시킨다. 공지된 바와같이 유체콘버터(7)는 펌프임펠러(8), 터빈휠(9) 및 가이드휠(10)로 구성되어 있다. 유체콘버터(7)에 병렬로 참조표시 없는 콘버터 바이패스크러치가 부착되어 있다. 콘버터 바이패스 크러치에서 터빈축은 구동축(6)과 같은 회전수로 회전된다. 조합된 유성치차 변속기(11)는 2개의 유성치차 대우와 크러치들 또는 브레이크 B 내지 F로 구성되어 있다. 크러치-/브레이크-조합에 해당하는 단의 분류는 도 2에서 볼 수 있다. 종동(從動)은 차동장치(12)와 양 축반축들(13A 및 13B)에 의하여 이루어진다. 본 발명의 보다 깊은 이해를 위한 기계부분은 마땅치 않음으로 보다 상세한 설명은 생략하였다. 크러치와 브레이크(B) 내지 (F)들은 유압제어장치(4)를 거쳐서 전자제어장치(5)에 의하여 제어 또는 조정된다. 유압제어장치(4)내에는 전기자기식 최종제어요소와 유압식 추종제어밸브가 있다. 전자식 제어장치(5)에 의하여 극히 간이 형태로 마이크로-콘트롤러(14), 기억장치(15)블록들, 계산기능블록(17) 및 최종제어요소 블록(16)이 도시되어 있다. 기억장치(15)는 보통 EPROM이나 또는 버퍼 RAM으로 되어 있다. 기억장치(15)에서 구동관련 데이터들이 분포되어 있다. 제어기능블록 최종제어요소(16)는 유압식 제어장치(4)에 있어서 전기 자기식 최종제어요소의 제어에 활용되고 있다. 계산 기능블록(17)은 변속에 관련되는 데이터 계산에 유용하다. 이들은 입력치(18) 내지 (21)로부터 결정된다. 입력치들(20)은 예컨대 선택레버의 신호, 내연기관의 회전수, 주행페달- 또는 스로틀-밸브위치, 유압유온도 등이다. 전자식 엔진제어장치(3)와 전자식 제어장치(5)는 데이터회로(21)에 의하여 서로 연결되어 있다. 이러한 데이터회로(21)는 예컨대 엔진연동을 시행하기 위하여 하나의 단선-인터페이스 역할을 할 수 있다. 그밖에도 데이터회로(21)는 버스(bus) 시스템을 위한 양방성 데이터회로 기능 즉 CAN-버스 역할도 할 수 있다. 제어장치(5)에 대한 추가 입력치는 변속기 입력회전수(18)와 변속기 출력 회전수(19)이다.
도 3은 고단변속에 대한 양 특성치 G1 및 G2의 이상적 변화를 도시하고 있다. X-좌표상에는 시간이 기재되어 있으며 Y축 상에는 1차 특성치 G1(G1=nAB×i1) 및 G2(G2=nT)가 찍혀 있다. 여기에서 nAB는 변속기 출력 회전수이고 nT는 변속기 입력회전수를 의미한다. 3개의 응답시간점 t1, t2 및 t3에 대하여 이에따른 1차 특성치 G1의 곡선상의 점 A,B 및 C가 나타난다. 2차 특성치 G2에 대해서는 곡선상의 점 D,E 및 F가 나타난다. 안전장치의 기능은 다음과 같다 :
시점 0에서 변속이 개시된다. 제 1 시점 t1에서 1차 특성치 G1의 값 점 A가 계산되고 2차 특성치 G2의 값 점 D가 파악이 된다. 제 2시점 t2에서 1차 특성치 G1이 새로히 계산되어 점 B가 되고 2차 특성치 G2의 값이 점 E가 파악이 된다. 차이의 형성에 의하여 1,2차 특성치의 시간에 따른 상태변화가 산출됨에 따라서 다음식이 성립한다 :
dG1 = G1(t2) - G1(t1)
dG2 = G2(t2) - G2(t1)
제 3시점 t3에서 이러한 과정이 되풀이되고 이것의 결과가 점 C와 F가 된다. 시점 t2와 t3 사이에서 제 2 크러치는 제 1크러치로부터 하중을 받는다. 이로인하여 2차 특성치 G2의 시간에 대한 상태변화가 변한다. 1차 특성 G1의 계산된 값은 변속기 출력 회전수가 거의 일정하게 유지됨으로 거의 일정하게 유지된다. 1,2차 특성치들의 차이값은 서로 관계가 있다. 응답시점 t3에 대하여서는 점 C로부터 점 F에 이르는 거리에 해당된다. 변속이 정상적으로 진행되는 경우에 있어서 그 수치는 증가한다. 도 3에는 추가로 1,2차 특성치들의 이상적인 변화를 둘러싸고 있는 2개의 히스테리시시스(이력현상=履歷現像)밴드가 도시되어있다. 1차 특성치 G1의 히스테리스밴드에 대하여 상한선은 참조부호(24)로 하한선은 참조부호(25)로 표시되어 있다. 2차 특성치 G2에 대하여 참조부호(22)는 상한선을 그리고 참조부호(23)는 하한선에 대응한다. 이로인하여 회전수 신호에 대한 측정불량이나 또는 장애는 고장의 인식을 저지하지 못한다. 히스테리시스밴드폭은 검색에서 얻어지며 예컨대 +/-100 회전수이다.
도 4는 저단변속을 위한 양 특성치 G1과 G2의 이상적인 상태변화를 제시하고 있다. X-축상에는 시간이 기재되어 있으며 Y-축상에 1차 특성치 G1(G1 = nAB × i1) 및 G2(G2 = nT)가 찍혀 있다. 양 특성치의 계산과 방식의 계산을 위하여서는 도 3에 언급한 경우와 같다.
도 5A는 불완전한 변속에 대한 양 특성치 G1과 G2에 대한 곡선의 상태변화를 도시하고 있다. 정상적인 고단변속에 대한 차이로 여기서 2차 특성치 G2가 G2'로 표시되어 있다. 양 특성치의 포락선은 하중을 받은후에도 중첩되어 있는 상태이다. 1차 고장원인은 차단된 크러치나 브레이크가 정상적으로 열리지 않는다는데 있는데 이때 변속할 크러치에는 아주 작은 압력레벨이 존재한다. 이로인하여 변속할 크러치는 차단할 크러치로부터 하중을 받을 수 없다. 양 고장원인들은 정상적인 변속의 경우 2차 특성치 G2의 상태변화에 비하여 2차 특성치 G2'의 평탄한 상태변화를 생성한다.
도 5B는 또다른 비정상의 고단변속이다. 이 고장의 현상은 여기에서는 G1'으로 표시된 1차 특성치 G1이 2차 특성치 G2 밑에 있는 것이다. 이것은 더욱이 차량의 구동휠들에서 마찰값의 변동이-즉 스립(미끌엄)의 기복이 심하게 발생한다.
도 5b는 또다른 유형을 도시하고 있다. 이때 시간간격 t2 내지 t3에서 변속기 출력- 및 변속기 입력회전수는 보다 높은 응답점으로 파악된다. 그런 까닭에 양 특성치 G1 및 G2는 보다 높은 싸이클로도 계산이 된다. 시간간격 t2 내지 t3 중간에 성공적인 검색조건과 실패한 검색조건들의 계수가 합산된다. 성공적 검색 조건은 1,2차 특성치의 포락선이 중복되지 않을때에 비로소 주어진다. 도 6은 시간간격 t2 내지 t2(3)에서 검색조건은 부수(마이너스)이고 시간간격 t2(3) 내지 t2(5)에서 검색조건들은 정수이다. 시간간격 t2(5)내지 t2(8)에서 재차 검색조건이 이루어지지 못하였다. 시점 t2(8)에서 합은 한계치를 초과한다. 이러한 한계치로부터 변속은 정상적으로 정해진다.
차량의 자동변속기에 있어서 안정장치로 무리없는 자동변속이 이루어지게 되어 있어서 각종 차량의 자동변속기의 안전장치로 활용가능하다.

Claims (5)

  1. 자동변속기(2)는 크러치와 브레이크(B,F), 유압식 제어장치(4)와 전자제어장치(5)를 포함하며 전자제어장치(5)는 유압식 제어장치(4)에 의한 입력치(18 내지 21)에 따라 크러치와 브레이크를 제어 또는 조정하는 특히 내연기관에 의하여 구동되는 자동변속의 안정장치에 있어서,
    이때 크러치-/브레이크-조합에 의하여 해당변속 또는 변속비(i)가 정의되며 입력치로서 전자제어장치(5)에 적어도 변속기 입력회전수(nT(t))와 변속기 출력 회전수(nAB(t))가 존재하며 저속에서 고속-또는 고속에서 저속으로의 변속은 1단변속(i1)으로부터 2단(i2) 변속으로 행해지는 한편 1차크러치 또는 브레이크를 개방하고 2차 크러치나 또는 브레이크를 닫으며 전자제어장치(5)는 변속개시와 더불어 주기적으로 계측된 변속기 출력회전수(nAB(t))로부터 1차 특성치(G1)로서 변속기출력회전수 곱하기 1단 변속비로부터 그적(績)(곱한값)이 계산되며(G1=nAB×i1) 2차 특성치(G2)로서 변속기 입력 회전수가 계측되며(G2=nT), 1,2차 특성치(G1,G2)에 대하여 2개의 연속값들로부터 차이형성에 의한 시간적인 상태변화가 산출되며(dG1=G1(t2)-G1(t1) 및 dG2=G2(t2)-G2(t1)), 전자제어장치(5)는 개방한 크러치 또는 브레이크의 고장을 인식하는바 이때 시간적인 상태변화(dG1, dG2)의 차이값은 부하를 받은후에도 증가되지 않는 것을 특징으로 하는 안정장치.
    (차이=|dG1-dG2|)
  2. 제 2항에 있어서,
    1,2차 특성치(G1,G2)는 각각 포락선으로 둘러쌓여 있으며 포락선은 부하를 받은후 중첩되어서 양 특성치(G1,G2) 값이 포락선 내부에서는 고장영역을 그리고 포락선 밖의 값들은 고장 없는 영역을 제시할 때에 고장이 존재하는 것을 특징으로 하는 안전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    1,2차 특성치들(G1,G2)은 각기 포락선에 의하여 둘러싸여 있으며 구동치차들에 순간적으로 증가된 슬립이 감지되는데 이때 1차 특성치(G1)의 값은 2차 특성치(G2)의 밑에 있는 것을 특징으로 하는 안전장치.
  4. 제 1,2항 또는 제 3항에 있어서,
    소정의 시간격(t2 내지 t3)에 대하여 부하를 받은후 보다 증대된 응답주기로 변속기 입력회전수(nT(t))와 변속기 출력회전수(nAB(t))가 계측되고 이로부터 1,2차 특성치들(G1,G2)이 산출되며 성공 또는 실패의 검색조건의 회수가 계수합산되며 고장이 인식되는바 이때 합은 소정의 한계치를 상회하지 않는 것을 특징으로 하는 안전장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    성공적인 검색조건은 부하를 받은후 양 포락선들이 중첩되지 않을때를 전제로하며 실패한 검색조건은 양 포락선들이 중첩될 때를 전제로 하는 것을 특징으로 하는 안전장치.
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