KR20050047467A - 듀얼 클러치 변속기의 제어방법 - Google Patents

듀얼 클러치 변속기의 제어방법 Download PDF

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Abstract

듀얼 클러치 변속기에서 클러치 또는 싱크로나이저에 오류 발생시 클러치 및 싱크로나이저들의 유압 액츄에이팅을 제어하기 위한 방법을 개시한다. 본 발명은, 클러치-온 오류 검출시 오류 발생 클러치를 판단하는 단계, 오류발생 클러치로의 엔진 토크 중지를 명령하는 단계 및 오류발생 클러치와 동축의 샤프트에 위치한 모든 싱크로나이저의 중립화를 명령하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한, 싱크로나이저 액츄에이터-온 오류가 발생했는지를 검출하고, 액츄에이터-온 오류 검출시, 오류 발생 싱크로나이저를 판단한다. 본 발명은 또한, 오류 발생 액츄에이터와 동축의 샤프트에 위치한 다른 싱크로나이저의 더 이상의 액츄에이팅을 방지한다.

Description

듀얼 클러치 변속기의 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING A DUAL CLUTCH TRANSMISSION}
본 발명은 듀얼 클러치 변속 제어에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 또는 싱크로나이저(synchronizer) 오류 발생시 클러치 및 싱크로나이저의 유압 액츄에이팅을 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 육로 수송수단은 세 가지 기본 부품으로 이루어진 파워트레인(powertrain)를 필요로 한다. 이들 부품은 내부 연소엔진과 같은 동력장치(power plant), 동력 변속기(power transmission) 및 휠(wheel)등을 포함한다. 동력 변속 부품은 일반적으로 "변속기"로 지칭된다. 엔진의 토크(torque) 및 속도는 수송차량의 견인동력(tractive-power) 필요량에 따라 변속기에서 전환된다. 현재 두 가지 변속기들이 일반적인 모터 차량에 사용되고 있다. 첫 번째로는 가장 오래된 형태인 수동변속기가 있다. 수동변속기는 동력장치에 대하여 동력전달계통(driveline)을 연결 및 분리하기 위한 발판작동(foot operated)의 시동(start-up; launch) 클러치, 변속기내의 기어 비율(gear ratio)을 선택적으로 변경시키기 위한 기어시프트(gearshift) 레버를 포함한다. 수동변속 차량의 운전자는 클러치 페달, 기어시프트 레버 및 액셀레이터(accelerator) 페달을 조화롭게 조정함으로써 유연하고 효율적인 기어 전환이 이루어지도록 해야 한다. 수동변속기의 구조는 간단하면서도 견고하고, 엔진에서 차량의 최종 구동휠까지 직접 동력 연결관계를 가지기 때문에, 효율적이고 경제적인 연료 사용을 제공할 수 있다. 더 나아가, 운전자가 기어간의 전환 시점을 정확히 제어할 수 있으므로, 전환 과정을 역동적으로 조절하여 차량을 더욱 효율적으로 운전할 수 있다. 이러한 수동변속의 한 가지 단점이라면 기어시프팅 도중에 동력 연결에 간섭이 발생한다는 점이다. 결과적으로 효율이 떨어지며, 더 나아가 수동 변속을 채용한 차량의 운전자는 기어시프팅을 위해 많은 육체적 움직임을 요한다.
두 번째 형태는 좀 더 최근의 일반 모터 작동 차량의 변속기로써, 자동변속기가 있다. 자동변속기는 수월한 작동을 제공한다. 자동변속기 차량 운전자는 두 손을 전부 사용할 필요가 없으므로 한 손은 핸들에 또 다른 손은 기어시프트에 올려놓을 필요가 없으며, 안전한 차량 운전을 위해 두발을 모두 사용해 한 발은 클러치에 또 다른 발은 액셀레이터 및 브레이크 페달에 올려놓는 불편을 덜게 된다. 더 나아가, 운전자가 지속적으로 변화하는 교통의 속도에 따라 일일이 기어시프팅에 신경을 쓸 필요가 없으므로, 자동변속기는 특히 차량의 정지가 잦은 상황(stop and go situations)에 더욱 편리하다. 일반적으로 자동변속은 기어시프팅의 동력 연결에서의 간섭은 방지하지만, 동역학적(kinetic) 에너지를 전달하기 위해 엔진의 출력측과 변속기의 입력측 사이에 토크 컨버터(torque converter)와 같은 유체동역학적(hydrokinetic) 장치의 게재를 필요로 한다는 점에서 그 효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한 자동변속기는 일반적으로 수동변속기에 비해 기계장치가 복잡하고 비싸다.
예를 들어, 토크 컨버터는 내부 연소엔진의 토크 입력측에 회전 가능하게 작동연결된 임펠러(impeller)조립체, 상기 임펠러조립체와 작동 가능하게 연통된 터빈조립체 및 스테이터(stator) 또는 리엑터(reactor) 조립체를 포함한다. 상기 조립체들은 토크컨버터의 동역학적 유체와 함께 실질적으로 도넛 형태의(toroidal) 유로를 형성한다. 상기 조립체들은 각각 기계적 에너지를 유체동역학적 에너지로, 그리고 유체동역학적 에너지를 기계적 에너지로 변환하기 위한 복수개의 블레이드 또는 날개(vane)를 포함한다. 일반적으로 토크컨버터의 스테이터 조립체는 일방향 회전이 방지되도록 록킹 되고, 임펠러조립체 및 터빈조립체의 회전방향을 축으로 하여 자유회전하도록 형성된다. 스테이터 조립체의 회전이 록킹되면, 토크가 토크 컨버터에 의해 배로 증가한다. 이러한 토크의 증가시, 토크 출력량은 토크 컨버터에 입력되는 토크 값보다 크다. 그러나, 토크의 증가가 없을 경우, 토크 컨버터는 유체 커플링(fluid coupling) 상태가 된다. 유체 커플링은 특성상 슬립(slip)현상을 갖는다. 토크 컨버터의 슬립현상은 속도율이 1.0보다 낮을 때(즉, 토크 컨버터의 RPM 입력 > 토크 컨버터의 RPM출력) 존재한다. 이러한 유체 커플링 고유의 슬립현상은 토크 컨버터의 효율을 저하시킨다.
토크 컨버터는 엔진과 변속기 사이의 원활한 커플링을 제공하지만, 토크 컨버터의 슬립현상은 결과적으로 기생적 손실(parasitic loss)을 초래하여 파워트레인의 전반적 작동효율을 저하한다. 더 나아가, 기어 시프팅 동작의 액츄에이팅을 위해 필요한 압력 유체 외에도, 토크 컨버터는 그 자체를 위한 압력 유압 유체를 필요로 한다. 즉, 자동변속에는 컨버터의 연결 및 시프팅 변경을 위해 충분한 유압을 제공할 수 있도록 대용량의 펌프가 갖춰져야 한다. 펌프를 구동하고 유체를 압력화 하기 위한 동력은 자동변속기의 효율저하라는 기생적 손실을 초래하기도 한다.
이들 단점은 줄이고 양 변속기의 장점을 모두 구비하는 차량의 변속기를 개발하기 위한 연구의 일환으로, 기존의 "수동" 및 "자동" 변속기를 결합하려는 노력이 있었다. 최근에는, 기존의 수동 변속기의 "자동" 변형형태가 개발되어, 차량의 운전자로부터의 입력을 요하지 않으면서 자동적으로 시프팅이 가능해지기도 했다. 이와 같은 자동형의 수동 변속기들은 일반적으로 변속 제어기 또는 일종의 전동 제어부(electronic control unit: ECU)에 의해 제어되는 복수개의 동력구동의 액츄에이터를 포함하여, 수동 변속기에 일반적으로 제공되는 기어휠 조합의 연결관계를 제어하는 싱크로나이즈(zynchronized) 클러치를 자동 시프팅 한다. 설계상으로도 기어의 변경에 영향을 줄 수 있는 전동, 또는 유압 구동의 액츄에이터를 포함하는 변형예들이 제시되었다. 그러나, 이와 같이 새로운 개념의 자동 변속기들에 내재된 개선점에도 불구하고, 연속적 기어 시프팅에서 입력샤프트 및 출력샤프트 사이의 구동 연결상의 동력 간섭의 문제점은 여전히 존재했다. 동력 간섭이 시프팅에 발생하면 대부분 자동 변속기 차량이 가지는 부드러운 시프팅감에 비교해 부적절한 정도의 심한 시프팅감이 초래된다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 기어 시프트의 부하를 적절히 줄일 수 있는(under load) 동력 시프팅을 위한 또 다른 개념의 자동형 수동 변속기들이 개발되었다. 이들 동력 시프팅의 자동형 수동 변속기의 예가 무라타(Murata et al.)등의 "트윈 클러치형 변속기" U.S. Pat. No. 5,711,409 (등록일: 1998년 1월 27일), 리드 주니어(Reed, Jr. et al.)등의 "듀얼 입력 샤프트를 구비한 전자-기계 자동 변속기"U.S. Pat. No. 5,966,989 (등록일: 2000년 4월 4일)에 개시되어 있다. 이들 자동형 수동 변속기들은 두 개의 클러치를 구비하고 있어 일반적으로 듀얼(dual) 또는 트윈(twin) 클러치 변속기라 통칭된다. 듀얼 클러치 구조는 대개가 동축적이고 연계적으로 형성되어 하나의 엔진 플라이휠(flywheel) 구조의 입력에서 동력을 유도해 낼 수 있다. 그러나, 설계에 따라 어떤 듀얼 클러치 조립체는 동축적으로 형성되었지만 변속기 본체의 반대측에 클러치가 형성되어 각기 다른 입력원을 가지는 경우가 있다. 그럼에도 불구하고, 전체적 레이아웃(layout)은 하나의 하우징안에 두 개의 변속기를 구비하는 것과 동일하며, 즉 하나의 출력샤프트를 동시에 구동하기 위한 두 개의 입력샤프트 각각에 하나의 동력 변속 조립체가 형성되는 것에 해당한다. 변속기는 각각 독립적으로 시프팅과 클러칭이 가능하다. 이와 같이, 수동 변속기의 높은 기계적 효율은 물론, 기어간에 아무런 간섭없이 동력 업시프팅(upshifting) 및 다운시프팅(downshifting)이 가능한 자동 변속기 구조가 제공되는 것이다. 따라서, 특정 자동형 수동 변속기의 효과적 사용을 통해 높은 연료 효율 및 작동특성을 얻을 수 있게 된다.
듀얼 클러치 변속기 구조는 각각 두 개의 건식 디스크 클러치를 구비하며, 이들 건식 디스크 클러치는 각각 독립적으로 연결 및 분리를 제어할 수 있는 클러치 액츄에이터를 구비한다. 클러치 액츄에이터는 전자-기계형일 수도 있으나, 변속기내의 윤활 시스템이 펌프를 요하는 특성을 고려하여 유압 시프팅 및 클러치 제어를 채용하기도 한다. 펌프는 일반적으로 제로터(gerotor) 펌프가 사용되며, 토크 컨버터에 공급해야 할 필요가 없으므로, 일반 자동 변속기에 채용되는 펌프에 비해 크기가 아주 작다. 따라서, 기생적 손실의 걱정이 적다. 시프팅 작동은 시프팅이 있기전에 해당 기어를 연결하고 잇따라 대응 클러치와 연결함으로써 이루어진다. 때에 따라, 두 개의 클러치와 두 개의 입력샤프트를 구비한 듀얼 클러치 변속기는 동시에 두 가지 다른 기어 비율을 가질 수 있다. 그러나, 어느 순간이라도 연결 및 동력을 전달하는 클러치는 단 하나가 된다. 상위 단계 기어로 시프팅하기 위해서는, 비구동중인 클러치 조립체의 해당 기어가 우선 연결되고, 다음으로 구동중인 클러치가 해제되고 비구동중인 클러치가 연결된다.
이와 같은 과정을 위해서는 듀얼 클러치 변속기가 입력샤프트에 각각 교번적으로 배열된 순방향 기어 비율을 구비해야 한다. 다시 말해, 제 1 기어에서 제 2 기어로 업-시프트를 하기 위해서는 제 1 및 제 2 기어가 각기 다른 입력샤프트에 형성되어 있어야 함을 의미한다. 따라서, 홀수개의 기어들이 하나의 입력샤프트에 연결되고, 짝수개의 기어들이 타측 입력샤프트에 연계된다. 이러한 구조로 인해, 입력샤프트들은 대개 홀수 및 짝수 샤프트라고 불린다. 일반적으로, 입력샤프트들은 적용된 토크를 하나의 대응 샤프트에 전달하는데, 이 대응샤프트는 입력샤프트의 기어에 기어결합되는 기어를 구비하고 있다. 대응샤프트의 결합기어는 입력샤프트들의 기어와 지속적 기어결합이 가능하다. 대응샤프트는 또한 출력샤프트의 기어와 기어결합될 수 있는 출력 기어도 포함한다. 따라서, 엔진으로부터 입력된 토크가 기어 세트를 통해 입력샤프트의 클러치 중 어느 하나에서 대응샤프트로, 또 대응샤프트에서 입력샤프트의 클러치로 전달될 수 있다.
듀얼 클러치 변속기의 기어 연결은 일반 수동 변속기의 기어 연결과 유사하다. 기어 세트의 기어 중 어느 하나는 샤프트를 축으로 자유회전(freewheel)할 수 있도록 샤프트 둘레에 형성된다. 싱크로나이저(synchronizer) 또한 자유회전 기어 가까이에서 샤프트 둘레에 형성되며, 기어를 샤프트에 선택적으로 연결한다. 자동 변속을 위해서는, 각 기어세트의 기계적 선택사항은 싱크로나이저를 이동시키는 일종의 액츄에이터에 의해 이루어진다. 역방향 기어세트(reverse gear set)는 입력샤프트 중 어느 하나에 형성된 기어, 대응샤프트에 형성된 기어 및 개별적으로 구비된 대응샤프트에 형성되어, 이들 둘 사이에 기어연결 가능하게 위치된 중간기어(intermediate gear)를 포함하여 출력샤프트의 반대방향 움직임을 가능하게 한다.
둥력 시프팅이 가능한 듀얼 클러치 변속기는 이와 같이 기존의 변속기 및 신개념의 자동형 수동 변속기가 가지고 있던 여러 가지 단점들을 해결하였으나, 자동적으로 액츄에이팅되는 듀얼 클러치 변속기를 적절히 제어하는 것 자체가 복잡한 과정이며, 만족할 만한 승차감을 제공하지 못했다. 변속기내의 시프팅 과정을 원활하고 효율적으로 하기 위해서는 정확한 타이밍 및 실행을 위한 다수개의 과정이 이루어진다. 종래의 제어방법은 이러한 요구사항을 일반적으로 충족시키지 못했다. 따라서, 듀얼 클러치 변속기의 개선된 제어 방법이 필요하다.
특히 개선점이 요구되는 분야는 오류 발생시 클러치 및 싱크로나이저의 올바른 유압 액츄에이팅 제어에 있다. 현재의 제어방법은 일반적으로 필요할 때마다 싱크로나이저를 연결 및 분리하는 방식을 사용한다. 또한, 클러치 또는 싱크로나이저의 해제 명령이 있은 후에도 연결을 해제하지 않아 발생할 수 있는 "기어박스 체증(gearbox tie-up)"의 손실을 방지할 수 있도록 듀얼 클러치 변속기의 소정 기능들을 불능화하는 기능도 있다. 그러나 이들은 듀얼 클러치 변속기의 각기 다른 종류의 오류에 따라 적응적으로 작동할 수 있는 능력이 없다. 즉 오류의 종류가 클러치-온(clutch-on) 오류인지 또는 싱크로나이저의 액츄에이터-온(actuator-on) 오류인지에 무관하게 오류가 발생한 샤프트 전체에 대한 유압 공급을 해제해 버리는 단순 방식을 사용한다. 다시 말해, 해제 명령이 있은 후에도 연결 위치에 남아 있는 클러치로 인한 오류 발생이나, 특정 액츄에이터 및 그로 인한 싱크로나이저의 해제 명령후의 연결로 인한 오류가 모두 동일시된다. 클러치-온 오류의 경우 오류발생 클러치로의 유압 공급이 불능화된다. 이와 동시에 오류발생 클러치와 동일축에 위치한 싱크로나이저들로의 유압 공급도 불능화된다. 좀 더 자세하게는, 제 1, 제 3 및 제 5 기어연결의 홀수 클러치에 클러치-온 오류가 발생한 경우를 예로 들면, 이 홀수 클러치로의 유압 공급 및 제 1, 제 3 및 제 5 기어 연결의 싱크로나이저로의 유압 공급이 모두 중지된다. 이럴 경우, 듀얼 클러치 변속기는 제 2, 제 4 및 제 6 기어열에서만 작동하게 된다. 결과적으로 제한적 "림프-홈(limp-home)" 모드, 즉 엔진토크의 간섭 제어 및 짝수 기어열간의 대략적인 전환에 의해 차량의 이동이 유지된다. 이는 다소 과격한 방법이긴 하나, "클러치-온" 오류를 위해서는 필요한 과정이기도 하다. 그러나, 오류가 액츄에이터-온 오류일 경우, 해제되지 않는 연결의 대부분의 이유가 클러치가 아닌 액츄에이터와 싱크로나이저에 기인한 것을 고려한다면, 이 방식은 과격할 뿐만 아니라 불필요한 과정일 뿐이다. 좀 더 일반적인 "액츄에이터-온" 오류의 발생시, 오류발생 액츄에이터가 기어세트와 연결되어 있으며, 전체 축이 유압 공급이 불능화되지 않는다면 여전히 사용 가능하다. 따라서, 종래의 듀얼 클러치 변속 제어 방식의 오류 대처 방식 및 유압 공급 회로 제어 방식은 제한점을 갖는다. 더 나아가, 현재의 제어 방식들은 클러치-온 오류 및 액츄에이터-온 오류에 따라 각기 달리 변속과정을 제어할 수 있는 능력을 갖추지 못하고 있다. 따라서, 연결의 오류 발생시 듀얼 클러치 변속기의 유압 공급 회로를 작동적으로 그리고 효율적으로 제어할 수 있는 제어 방식이 요구되며, 클러치-온 및 액츄에이터-온 오류의 차이에 따라 각기 개별적인 제어방식이 제공되어야 한다.
종래 기술의 상기 단점들은 본 발명에 따른 클러치 또는 싱크로나이저 오류 발생시 클러치 및 싱크로나이저의 유압 액츄에이팅을 제어할 수 있는 듀얼 클러치 변속기의 제어방법에 의해 해결된다.
본 발명에 따르면, 제어방법은 클러치-온 오류 감지시 오류 발생 클러치 판단 단계, 오류발생 클러치로의 엔진 토크 중단 단계 및 오류발생 클러치와 동축인 축의 모든 싱크로나이저의 중립화(neutralization)시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제어방법은 또한, 싱크로나이저의 액츄에이터-온 오류발생 검출단계 및 액츄에이터-온 오류 검출시 오류 발생 싱크로나이저를 판단하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 제어방법은 또한, 오류 발생 액츄에이터와 동축에 위치한 축의 다른 싱크로나이저들의 액츄에이팅을 방지하는 단계를 더 포함한다.
따라서, 본 발명은 클러치 및 싱크로나이저 액츄에이터에 발생하는 오류의 형태에 따라 각기 달리 대처하여 액츄에이터-온 오류 발생으로 인해 한 변속기 축의 전체적 불능화(shut down)를 방지함으로써, 현재의 클러치-온 및 액츄에이터-온 오류 대처방식의 한계를 극복한다. 또한, 본 발명의 제어방법은, 유압선의 각기 다른 라우팅을 활용하는 듀얼 클러치 변속기에 간결화된 유압 제어 시스템을 채용하며, 유압 시스템의 복잡도를 줄이고 필요 부품수 역시 감소시킨다.
본 발명의 여러 목적, 특징 및 장점은 함께 첨부하는 도면을 참조하여 다음의 설명 내용으로 더욱 정확히 이해될 것이다.
본 발명에 따라 제어 가능한 듀얼 클러치 변속기의 대표적 예가 도 1의 개략도에 참조번호 10으로 도시되어 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기(10)는 참조번호 12로 지시된 듀얼형의 동축 클러치 조립체, 참조번호 14로 지시된 제 1 입력샤프트, 참조번호 16으로 지시되며 제 1 입력샤프트에 동축 형성된 제 2 입력샤프트, 참조번호 18로 지시된 대응샤프트, 출력샤프트 (20), 역방향 대응샤프트(22), 참조번호 24로 지시된 복수개의 싱크로나이저 및 참조번호 26으로 지시된 복수개의 시프트 액츄에이터를 구비한다(도 2 참조).
듀얼 클러치 변속기(10)는 차량의 파워트레인(powertrain)의 일부분을 형성하며, 내부 연소엔진과 같은 제 1 이동기(prime mover)로부터의 토크 입력을 담당하고, 토크를 차량의 구동휠로 선택가능한 기어 비율을 통해 전달한다. 듀얼 클러치 변속기(10)는 엔진에서 전달된 토크를 듀얼형의 동축 클러치 조립체(12)를 통해 제 1 입력샤프트(14) 또는 제 2 입력샤프트(16)로 작동적으로 라우팅한다. 입력샤프트(14, 16)는 제 1 기어열을 포함하며, 제 1 기어열은 대응샤프트(18)에 형성된 제 2 기어열과 지속적 기어결합을 이룬다. 제 1 기어열의 간격은 제 2 기어열의 간격과 상호 대응하여 토크 전달에 각기 다른 기어 비율 세트를 제공한다. 대응샤프트(18)는 또한 제 1 출력기어를 구비하고, 제 1 출력기어는 출력샤프트(20)에 형성된 제 2 출력기어와 지속적 기어결합을 이룬다. 복수개의 싱크로나이저(24)가 두 개의 입력샤프트(14, 16) 및 대응샤프트(18)에 형성되고, 복수개의 시프트 액츄에이터(26)에 의해 작동 제어되어 기어 배율 세트 중 어느 하나와 선택적으로 연결하도록 한다. 따라서, 엔진의 토크가 기어 배율 세트 중 어느 하나를 통해 듀얼형의 동축 클러치 조립체(12), 입력샤프트(14, 16) 중 어느 하나, 대응샤프트(18)로 전달되고 출력샤프트(20)로 전달된다. 출력샤프트(20)는 파워트레인의 나머지 요소들에도 출력 토크를 제공한다. 또한, 역방향 대응샤프트(22)는 제 1 기어열 및 제 2 기어열 중 각기 하나 사이에 위치된 중간 기어를 포함함으로써, 대응샤프트(18) 및 출력샤프트(20)의 역방향 회전을 가능케 한다. 이들 부품에 대해서는 추후 자세히 설명하겠다.
즉, 듀얼형의 동축 클러치 조립체(12)는 제 1 클러치 메카니즘(32) 및 제 2 클러치 메카니즘(34)을 구비한다. 제 1 클러치 메카니즘(32)은 일부분이 엔진 플라이휠(미도시)에 물리적으로 연결되어 있으며, 또 한 부분이 제 1 입력샤프트(14)에 물리적으로 연결되어, 제 1 입력샤프트(14)와 플라이휠간의 연결 및 분리를 작동적(operatively) 및 선택적으로 진행할 수 있다. 비슷하게, 제 2 클러치 메카니즘(34)은 일부분이 플라이휠의 일부분에 물리적으로 연결되고, 또 다른 부분이 제 2 입력샤프트(16)에 물리적으로 고정되어 제 2 입력샤프트(16)와 플라이휠간의 연결 및 분리를 작동적 및 선택적으로 진행할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 클러치 메카니즘(32, 34)은 동축 및 동심적 관계로 형성되어 제 2 입력샤프트(16)의 내부 공간에 제 1 입력샤프트(14)가 관통되어 제 2 입력샤프트(16)에 의해 부분적으로 지지될 수 있을 정도의 충분한 내경을 갖는다. 제 1 입력샤프트(14)는 제 1 입력기어(38) 및 제 3 입력기어(42)를 구비한다. 제 1 입력샤프트(14)의 길이는 제 2 입력샤프트(16)보다 길게 형성되어 제 1 입력기어(38) 및 제 3 입력기어(42)가 제 2 입력샤프트(16)를 지나도록 연장된 제 1 입력샤프트(14)의 어느 한부분에 형성되도록 한다. 제 2 입력샤프트(16)는 제 2 입력기어(40), 제 4 입력기어(44), 제 6 입력기어(46) 및 역방향 입력기어(48)를 구비한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 입력기어(40) 및 역방향 입력기어(48)이 제 2 입력샤프트(16)에 고정적으로 지지되고, 제 4 입력기어(44) 및 제 6 입력기어(46)가 베어링 조립체(50)위의 제 2 입력샤프트(16) 둘레로 회전 가능하게 지지되어, 대응 싱크로나이저가 연결되지 않는 한 회전이 제한되지 않도록 한다. 이는 추후에 더욱 자세히 설명하겠다.
대응샤프트(18)는 입력샤프트(14, 16)에 대하여 대향된 대응 기어를 포함하는 하나로 이루어진(one-piece) 샤프트이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 대응샤프트(18)는 제 1 대응기어(52), 제 2 대응기어(54), 제 3 대응기어(56), 제 4 대응기어(58), 제 6 대응기어(60) 및 역방향 대응기어(62)를 포함한다. 대응샤프트(18)는 제 4 대응기어(58)와 제 6 대응기어(60)를 고정지지하고, 제 1, 제 2, 제 3 및 역방향 대응 기어(52, 54, 56, 62)는 베어링 조립체(50)에 의해 대응샤프트(18) 둘레로 지지됨으로써, 대응 싱크로나이저가 연결되지 않는다면 그 회전이 제한되지 않도록 한다. 이는 추후에 더 자세히 설명한다. 대응샤프트(18)는 출력샤프트(20) 상의 대응 제 2 피동기어(66)와 기어결합되는 제 1 구동기어(64)를 포함한다. 출력샤프트(20)는 변속기(10) 외부방향으로 연장되어 파워트레인의 기타 요소들의 결합대를 제공한다.
역방향 대응샤프트(22)는 제 2 입력샤프트(16)의 역방향 입력기어(48) 및 대응샤프트(18)의 역방향 대응기어(62) 사이에 위치되어 기어결합된 하나의 역방향 중간기어(72)를 구비한 상대적으로 짧은 샤프트이다. 따라서, 역방향 기어(48, 62, 72)가 연결되면, 역방향 대응샤프트(22)상의 역방향 중간기어(72)가 대응샤프트(18)로 하여금 순방향 기어로부터 역방향 회전하도록 하여 결과적으로 출력샤프트(20)의 역방향 회전이 이루어진다. 여기서 듀얼 클러치 변속기(10)의 모든 샤프트들은 도 1에 68로 도시된 롤러 베어링 등과 같은 베어링 조립체 방식으로 회전가능하게 위치되고 고정된다.
순방향 및 역방향의 다양한 기어들의 연결 및 분리는 변속기 안의 싱크로나이저(24)의 액츄에이팅에 의해 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 예에 따르는 듀얼 클러치 변속기(10)는 여섯개의 순방향 및 역방향 기어를 통해 시프팅에 활용되는 네 개의 싱크로나이저(74, 76, 78, 80)가 구비된다. 물론 기어를 샤프트에 연결가능한 싱크로나이저는 다양하게 알려져 있으며 본 발명의 예에 한 예로 채용된 특정 타입의 싱크로나이저는 본 발명의 범주를 제한하지 않는다. 도 1의 대표적 예에 도시된 바와 같이, 싱크로나이저는 양단의 듀얼 액츄에이팅 싱크로나이저로 중간 중립지역에서 오른쪽으로 벗어나게 되면 기어 하나를 각 샤프트에 연결하고 다시 좌측으로 이동하게 되면 각각의 샤프트에 다른 기어를 연결한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 싱크로나이저(78)는 대응샤프트(18) 상의 제 1 대응기어(52)를 연결하도록 좌측으로 액츄에이팅되거나, 제 3 대응기어(56)를 연결하기 위해 우측으로 액츄에이팅될 수 있다. 싱크로나이저(80)는 역방향 대응기어(62)를 연결하기 위해 좌측으로 액츄에이팅되거나, 제 2 대응기어(54)를 연결하기 위해 우측으로 액츄에이팅될 수 있다. 비슷하게, 싱크로나이저(74)는 제 4 입력기어(44)를 연결하기 위해 좌측으로 액츄에이팅되거나, 제 6 입력기어(46)를 연결하기 위해 우측으로 액츄에이팅 될 수 있다. 싱크로나이저(76)는 제 1 입력샤프트(14)의 일단을 출력샤프트(20)에 직접 연결해 제 5 기어의 일대일의(1:1) 직접 기어 배율을 제공할 수 있다. 싱크로나이저(76)의 좌측으로 연결할 기어세트는 없다. 한편, 본 예에서 개시된 듀얼 클러치 변속기는 대표적 예일뿐, 짝수 및 홀수 기어 세트가 각기 대향된 입력샤프트에 형성되기만 한다면, 기타 여러가지 기어세트, 싱크로나이저 및 시프트 액츄에이터 구조 또한 듀얼 클러치 변속기(10)에 사용 가능한 것은 당연하다.
본 발명의 듀얼 클러치 변속기(10)의 한 예에 따르면, 싱크로나이저(74, 76, 78, 80)를 액츄에이팅하기 위해서, 시프트 포크(shift fork)가 부착된 유압 구동의 시프트 액츄에이터(26)가 구비되며, 이는 해당 기어를 연결 또는 분리(중립화)하도록 싱크로나이저를 선택적으로 이동시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시프트 액츄에이터(26)는 양방향, 또는 듀얼 유압 밸브 조립체로, 앞뒤방향으로 선형 구동되고, 입력샤프트(14, 16) 중 어느 하나, 또는 대응샤프트(18)에 병행하게 동작하며 시프트 포크(96)를 이동시켜, 결과적으로 다수개의 싱크로나이저(24) 중 어느 하나를 연결 및 분리시킨다. 유압 구동의 시프트 액츄에이터(26)는 두 개의 실린더형 개구단(90, 92)을 구비한 제 1 구멍(88)을 갖는 외부케이스(86)를 구비한다. 시프트 포크(96)은 외부케이스(86)의 일부분을 형성하며, 외부로 방사형으로 연장되어 변속샤프트 중 어느 하나에 형성된 싱크로나이저와 연결된다. 제 1 샤프트(98)가 외부 케이스(86)의 제 1 구멍(88)안에 슬라이드 가능하게 형성된다. 제 1 샤프트(98)는 두 개의 대향단(82, 84)를 가지며, 이들에는 각기 두 개의 피스톤(100, 102)이 고정형성된다. 피스톤(100, 102)은 외부 케이스(86)의 실린더형의 개구단(90, 92)에 대해 이동 가능하다. 각각의 피스톤(100, 102)이 실린더단(90, 92)에서 상호 작동함에 따라 팽창챔버(104, 106)가 형성된다. 제 1 샤프트(98)의 제 1 단(84) 중 하나가 변속기(108)의 본체에 고정된다. 따라서, 외부 케이스(86) 및 시프트 포크(96)가 구정된 제 1 샤프트에 대하여 이동함으로써 시프트 포크(96)로 인해 싱크로나이저(24)가 이동한다. 외부 케이스(86), 시프터 포크(96) 및 이에 따른 싱크로나이저(24)의 이동을 이루기 위해, 유압액이 일정 압력하에 팽창챔버(104, 106) 중 어느 하나로 유로(94)를 따라 선택적으로 전달된다.
유압이 팽창챔버(104)에 적용되면, 이 압력은 피스톤(100) 및 외부 케이스(86)의 실린더단(90)에 작용하여 외부케이스(86) 및 시프터 포크(96)가 도시된 바와 같이 우측으로 이동하게 된다. 유압이 팽창챔버(106)에 적용되면, 그 압력은 피스톤(102) 및 외부케이스(86)의 실린더단(92)에 작용하여 외부케이스(86) 및 쉬프터 포크(96)가 좌측으로 이동한다. 팽창챔버(104, 106)는 또한, 스프링과 같은 바이어스(bias)부재(110, 112)를 구비하여, 중심점으로 복귀하려는 외부케이스(86)를 도와 외부케이스(86) 및 쉬프터 포크(96)가 중립지점으로 갈 수 있도록 지지한다. 여기서, 싱크로나이저(24)를 결합지점에서 분리할 경우, 시프트 액츄에이터(26)를 현 연결지점에 지지하기 위해 액츄에이팅하던 유압이 사라지면서 시프트 액츄에이터(26)를 다시 중립지점으로 돌릴 수 있을 만큼 충분한 압력 및 시간이 타측의 팽창챔버에 주어져 전적으로 바이어스부재의 지지력에만 의존 하지 않도록 한다. 제 1 샤프트(98)는, 또한 참조번호 116으로 지시된 스프링이 로딩된 볼 조립체와 연계 작동할 수 있도록 일련의 원주홈을 구비한다. 원주홈은 외부케이스(86)에 구비되어 이의 멈춤 위치를 지지하고, 시프트 액츄에이터(26) 작동의 확정적인 위치 지시점이 되어준다. 외부케이스(86)는 또한 제 1 고정샤프트(98)에 대한 외부케이스(86)의 위치를 검출하기 위한 외부의 위치센서(118)를 포함하여 싱크로나이저(24)의 실제 위치가 항상 알려지도록 한다.
시프트 액츄에이터(26)로의 유압 공급은 도 3에 참조번호 120으로 지시된 액츄에이터 솔레노이드에 의해 작동적으로 제어된다. 액츄에이터 솔레노이드(120) 및 시프트 액츄에이터(26)가 개략적으로 도시되었다. 도시한 바와 같이, 액츄에이터 솔레노이드(120)는 비활성 위치에 도시되어 있다. 즉, 싱크로나이저(24)는 도 3에 도시되어 있지않으며, 시프트 포크(96)는 시프트 액츄에이터(26)에서 연장되어 나온 화살표로 지시되어 있다. 상기한 바와 같이, 시프트 액츄에이터(26) 각각은 각각의 기어 세트의 연결을 위한 양방향 싱크로나이저(24)를 작동적으로 이동시키는 듀얼 유압 조립체이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 예에 따르는 듀얼 클러치 변속기(10)에는 4개의 액츄에이터 솔레노이드(122, 124, 126, 128)가 구비되어 네 개의 시프트 액츄에이터(132, 134, 136, 138)를 제어하고 있다. 따라서, 액츄에이터 솔레노이드(120) 각각이 팽창챔버(104, 106)(좌, 우측)에 압력을 제공하여 싱크로나이저(24)를 양방향 연결하도록 해야 한다. 이를 위해, 액츄에이터 솔레노이드(120)는 복합밸브(144)를 사용하여 복합사용화(multiplex)(즉, 한가지 이상의 작동을 위해 사용됨)된다. 도시된 바와 같이 복합밸브(144)는, 복합밸브(144)의 우측 액츄에이팅을 위한 유압을 회선(142)를 통해 공급하는 복합 솔레노이드(146)에 의해 제어된다. 복합밸브(144)를 통해 각각의 액츄에이터 솔레노이드(120)가 두가지 시프트 작동에 필요한 유압을 제공한다. 액츄에이터 솔레노이드(120) 및 복합 솔레노이드(146)는 각각의 솔레노이드의 코일 조립체(148)에의 전압공급의 연결 및 분리를 통해 ECU에 의해 전자 제어된다. 바이어스부재(150)를 구비한 솔레노이드(120, 146)는 도 3에 도시된 바와 같이, 비활성화 모드에서는 밸브 부재를 원래의 폐쇠 위치로 복귀시킨다.
도 3에서 제 1 및 제 2 클러치를 작동하기 위한 제 1 및 제 2 클러치 메카니즘은 참조부호 32 및 34로 지시되어 있다. 클러치 메커니즘(32, 34)은 서로 언계된 형식으로 시프트 액츄에이터(26)에 의해 다양한 기어 세트의 액츄에이팅에 따라 연결 및 분리되면서 소정 기어 세트를 통해 변속기(10)의 출력샤프트(20)로 토크를 전달한다. 예를 들어, 정차 상태에서의 스타트(standing start)에서의 초기 작동을 위해 차량의 구동휠에 토크가 전달되면, 듀얼 클러치 변속기(10)의 최하단, 또는 제 1 기어 배율 세트가 연결될 가능성이 높다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 대응기어(52)를 대응샤프트(18)에 연결하기 위해 싱크로나이저(78)가 좌측으로 구동될 것이고, 엔진의 토크를 제 1 기어 세트를 통해 출력샤프트(20)에 전달하기 위해 제 1 클러치 메카니즘(32)이 연결될 것이다. 차량의 속도가 증가하고 ECU에서 제 2 기어세트로의 시프팅이 필요하다고 판단하면, 싱크로나이저(80)는 우선 제 2 대응기어(54)를 대응샤프트(18)에 연결하기 위해 우측으로 구동될 것이다. 이어서, 제 1 클러치 메카니즘(32)이 분리됨에 따라, 제 2 클러치 메카니즘(34)이 연결될 것이다. 이와 같이, 아무런 동력의 간섭 없이 파워시프트가 이루어진다. 또한, 제 1 및 제 2 클러치 메카니즘(32, 34)이 소정 기어에 연결되고 구동되는 동안 이들은 클러치 디스크에 다양한 연결력을 제공하도록 구성되어 클러치로 전달되는 토크량을 작동적으로 제어하여 결과적으로 엔진 속도를 제어하도록 구성, 저장된 소정의 기계적 절차(routine)에 따라 제어된다.
계속해서 도 3을 참조하면, 듀얼형의 동축 클러치 조립체(12)의 제 1 및 제 2 클러치 메카니즘(32, 34)은 참조부호 160 및 162에 의해 지시되고 개략 도시된 제 1 및 제 2 클러치 액츄에이터 솔레노이드에 의해 공급되는 유압에 의해 액츄에이팅된다. 클러치 액츄에이터 솔레노이드(160, 162)는 클러치 압력 회선(210, 212)를 통해 클러치 메카니즘(32, 34)과 각각 연통되어 있다. 클러치 액츄에이터 솔레노이드(160, 162)는 내부 유압 유로(220, 222)를 구비한 밸브몸체(218) 내부에 형성된 선택 이동이 가능한 밸브부재(216)를 각각 구비한다. 클러치 액츄에이터 솔레노이드(160, 162)는 또한, 각기 다른 지역에 위치한 밸브부재(216)의 양측을 통할 수 있는 외부 유압 피드백 유로를 더 구비한다. 밸브부재의 좌측으로의 공급은 피드백을 소정량 절감하기 위해 설치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(228)는 좌향 지지된 비활성화 위치의 밸브부재(216)를 작동적으로, 그리고 선택적으로 구동하여 압력 유압유체가 내부 유로(222)를 통해 클러치 압력회선(210, 212)을 나와 클러치(32, 34)로 진행하도록 한다.
클러치 액츄에이터 솔레노이드(160, 162)는 솔레노이드(228)로 적용된 제어 전류가 클러치 압력 회선(210, 212)에서 소정 압력으로 출력되도록 하는 전류 제어의 가변 밸브이다. 클러치 액츄에이터 솔레노이드(160, 162)는 유로(224)를 통한 압력 피드백에 의해 또한 제어된다. 클러치 액츄에이터 솔레노이드(160, 162)는 솔레노이드가 비활성화되면 클러치 압력 회선(210, 212)의 잔류 압력을 펌프(90)로 복귀시키는 내부 유로(220)를 구비한다. 또한, 복귀 밸브(230)가 댐퍼로 사용된다.
도 3에 도시된 예에 따르면, 액츄에이터 솔레노이드(120)를 작동하기 위해서는 다음의 과정이 실행된다. 제 1 기어가 선택되면, 복합밸브(144)를 통하는 직접적 유로가 없으므로 복합솔레노이드(146)가 우선적으로 활성화되어 유압로를 개방하고, 따라서 액츄에이터 솔레노이드(122)가 시프트 액츄에이터(134)의 좌측을 압력화하도록 한다. 이로 인해 시프트 액츄에이터(134)가 좌측으로 이동하고, 시프터 포크(96)가 적당한 싱크로나이저를 제 1 기어 연결시킨다. 제 2 기어를 연결하면, 복합솔레노이드(146)는 우선 비활성화됨으로써, 복합밸브(144)가 좌측으로 복귀하고, 이에 따라 액츄에이터 솔레노이드(124)의 유압로가 개방되어 시프트 액츄에이터(132)의 우측을 압력화한다. 따라서, 시프트 액츄에이터(132)가 좌측으로 구동하고, 시프터 포크(96)는 적당한 싱크로나이저를 제 2 기어 연결한다. 여기서, 싱크로나이저(24)의 분리, 그리고 이에 따른 연결 기어 세트의 중립화는, 시프트 액츄에이터(26)의 대향측을 액츄에이팅함으로써 이루어진다. 이와 같은 시프트 액츄에이터(26)에 의한 대향측의 중립화 액츄에이팅은 시프트 포크(96) 및 각각의 싱크로나이저를 중립/분리 지점으로 옮기는 정도까지만 이루어지고, 대향 기어 세트의 완전 연결이 있을 때까지 액츄에이팅을 계속할 필요가 없다. 따라서, 제 2 기어로의 시프팅이 완료되면, 제 1 기어를 분리하기 위해, 복합솔레노이드(142)가 활성화되어 액츄에이터 솔레노이드(124)가 시프트 액츄에이터(134)의 우측으로의 유압 유로를 충전하도록 한다. 이로 인해, 시프트 액츄에이터(134)는 좌측으로 구동되고, 시프터 포크(96)는 제 1 기어 연결 위치에서 중립위치로 싱크로나이저를 이동시킨다.
따라서, 도 3에 도시된 대표적 예와 같이, 복합밸브(144)의 사용을 통해 액츄에이터 솔레노이드(122)가 제 2 또는 제 5 기어의 중립화는 물론, 제 4 또는 제 1 기어의 시프팅도 제어할 수 있다. 액츄에이터 솔레노이드(124)는 제 4 또는 제 1 기어의 중립화외에도 제 2 또는 제 5 기어의 시프트도 제어한다. 액츄에이터 솔레노이드(126)는 제 3 기어의 중립화는 물론, 역방향 또는 제 6 기어의 시프트도 제어한다. 액츄에이터 솔레노이드(128)는 역방향 또는 제 6 기어의 중립화는 물론, 제 3 기어의 시프트도 제어한다. 본 예에 따르면, 네 개의 솔레노이드 및 한 개의 복합밸브가 사용되며, 이들로 역방향을 포함한 6단 변속을 위한 여덟 가지 액츄에이팅 조합이 가능하다. 여덟 가지 조합 중 일곱 가지만 사용된다. 따라서, 액츄에이터 솔레노이드(126)는 하나의 기어 세트만을 중립화하고, 액츄에이터 솔레노이드(128) 역시 하나의 기어 세트만을 중립화하면 된다. 여기서, 듀얼 클러치 변속기의 기어 세트, 싱크로나이저 및 시프트 액츄에이터의 배열에 있어서 짝수 기어세트가 한 축에 위치하고 홀수 기어세트가 다른 축에 위치하는 조건만 충족한다면 상호 연관적 배열은 무엇이라도 구동 가능하다.
듀얼 클러치 변속기(10)의 작동은 변속기(10)의 기능을 관장하는 전자 제어부(ECU)와 같은 소정의 제어기기, 또는 듀얼 클러치 변속기(10)의 설치가 가능한 차량의 전자 제어부등에 의해 제어된다. 더 나아가, 본 발명의 범주를 벗어나서, 기저장된 제어방식 또는 본 발명이 일부분을 이루는 일련의 제어방식 등을 통해 제어 및 작동이 가능한 기타 제어 장치가 있을 수도 있다. 변속기(10), 특히 클러치 결합 기능의 작동에 적절한 전압, 신호, 및/또는 유압등을 제공할 수 있는 기능을 구비한 제어장치 역시 사용 가능하다. 따라서, 다음에 설명하는 본 발명의 제어방법은, 전자 제어부(ECU)의 좀 더 넓은 범주의 제어방법의 한 서브-루틴 또는 일련의 서브-루틴과 같은 한 부분에 지나지 않음을 주지해야 할 것이다.
동작시, 클러치(32, 34) 전반에 발생하는 슬립(slip)현상은 상위 단계의 제어 방식에 의해 감시된다. 비슷하게, 시프트 액츄에이터(26)의 위치 또한 감시된다. 클러치의 연결 해제명령(즉, 개방명령)이 있었음에도 불구하고 클러치가 여전히 연결된 상태(폐쇄상태)라면, 클러치-온 오류가 발생한다. 클러치-온 오류는 기어박스 정체(gear-box tie-up)과 같은 변속기에 손실을 초래하며, 다른 클러치가 연결될 경우 차량 제어에 손실을 초래할 가능성도 있다. 시프트 액츄에이터가 중립지역, 또는 반대측으로의 위치명령이 있음에도 불구하고 여전히 특정 기어 연결위치에 머무르고 있다면, 액츄에이터-온 오류가 발생한다. 또한 동축의 다른 싱크로나이저가 연결될 경우, 액츄에이터-온 오류로 인해 변속기 싱크로나이저에 손실이 초래되기도 한다.
이와 같이 클러치-온 또는 액츄에이터-온 오류가 발생할 경우 전체 축으로의 유압 공급을 중지시켜 버리는 것이 현행의 제어방식의 대처법이었다. 즉 양 축 중 어느 한 축으로의 공급을 중지시켜 버릴 경우, 변속기의 손실을 방지하고 기타 문제점들을 피할 수는 있으나, 차량이 짝수, 또는 홀수 기어열로 극심하게 동작이 제한되는 "림프-홈(limp-home)"모드로 동작된다. 이와 같은 현행의 제어 방식은 두 개의 개별적 압력 제어 회로를 구비한 듀얼 클러치 변속기의 유압 회로에 채용된다. 제어 회로는 각각 클러치 액츄에이터중 어느 하나로 유압 압력을 공급하고, 동일 축상의 액류에이터 솔레노이드로 압력을 공급하도록 제어한다. 따라서, 클러치-온 오류이거나 액츄에이터-온 오류에 대해, 현행의 제어 방식은 간단히 오류발생축으로의 압력 제어분을 중단시켜 버린다. 클로치-온 오류의 경우, 그 이상의 문제발생을 방지하기 위해 사용할 수 있는 방식은 각각의 축을 불능화시켜 버리는 것이다. 그러나, 좀더 일반적인 액츄에이터-온 오류 발생시, 오류발생 액츄에이터가 있는 축을 완전히 불능화하는 것은 불필요한 일이 되어 버린다. 즉 액츄에이터-온 오류 발생시, 연결을 해제하지 않는 기어라 하더라도, 차량의 구동에 여전히 성공적으로 사용될 수 있으며, 따라서 축전체를 불능화하는 것은 불필요한 대처방안이다.
본 발명은 클러치-온 및 액츄에이터-온 오류의 차이점에 따라 각기 개별적으로 대처할 수 있는 제어 방식을 제공함으로써, 클러치-온 및 액츄에이터-온 오류에 대해 현행 제어 방식이 가지고 있던 한계점을 극복한다. 따라서, 본 발명은 액츄에이터-온 오류에 대해서 변속기내에서 오류가 발생한 어느 한 축 전체를 정지시키지 않는다. 이를 위해, 본 발명의 방식은 현행 제어 방식에서 사용되던 두 개의 개별 축 압력 제어기를 구비한 듀얼 클러치 유압 회로를 채용하지 않는다. 본 발명의 방식은 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 제어밸브(290)을 사용하는 듀얼 클러치 변속기의 유압 회로의 한 예에 적용된다. 제어밸브(290)은 액츄에이터 솔레노이드(122, 124, 126, 128)에 작동적 유압력을 제공한다. 클러치 액츄에이터(160, 162)는 유압회선(152, 156)을 통해 펌프(미도시)에서 공급되는 "회선"유압력을 직접 공급받는다.
제어밸브(290)은 밸브몸체(294)내에 슬라이딩 가능하게 형성된 밸브부재(292)를 포함한다. 밸브부재(292)는 내부유로(296, 298)을 구비한다. 제어밸브(290)는 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브부재(292)가 우측 개방되도록 지지하기 위한 바이어스 스프링(150)을 구비한다. 따라서, 유압회선(152)을 통해 펌프(미도시)로부터 공급되는 "회선" 유압력은 내부유로(294)를 지나 회선(154)을 통해 액츄에이터 솔레노이드(122, 124, 126, 128)로 충전된다. 제어밸브(290)은 다른 지역에 위치한 밸브부재(292)의 우측에 영향을 주기 위한 제한기(restrictor)(302)를 구비한 피드백 회선(300)을 포함한다. 또한, 제어회선(솔레노이드 출력)의 압력이 유압회선(304) 및 제한기(306)을 통해 밸브부재(292)의 좌측에 영향을 준다. 여기서, 회선(300)으로부터의 피드백 압력 및 회선(304)로부터의 제어회선압력의 크기는 적정 조작 범주의 출력압력 및 제어밸브(290)로부터의 유체흐름을 제공할 수 있도록 제한기(302, 306)에 의해 소정치로 정해진다. 또한, 액츄에이터 솔레노이드(122, 124, 126, 128) 및 시프트 액츄에이터(132, 134, 136, 138) 상의 유체 연통은 유압적으로 라우팅하여 액츄에이터 솔레노이드 각각이 복합밸브(144)를 통해 하나의 짝수 및 하나의 홀수 기어 세트역할을 담당할 수 있도록 한다. 따라서, 액츄에이터-온 오류 발생시 동축의 싱크로나이저들의 중립화가 더욱 개선된다.
본 발명의 제어방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 제어밸브(310)를 사용하는 듀얼 클러치 변속기의 유압 회로의 또 다른 예에 적용될 수도 있다. 제어밸브(310)은 밸브몸체(314)에 슬라이딩 가능하게 구비된 밸브부재(312)를 포함한다. 밸브부재(312)는 내부 유로(314, 316)를 포함한다. 제어밸브(310)는 또한 밸브부재(312)가 일반 위치에서는 도시된 바와 같이 좌측으로 폐쇄되도록 지지할 수 있는 바이어스 스프링(150)을 더 포함한다. 유압회선(152)을 통해 펌프(미도시)로부터 공급되는 회선 유압 압력은 피드회선(320) 및 제한기(322)를 통해 도시된 바와 같이, 밸브부재(312)의 좌측으로 공급되고, 따라서, 회선 압력이 존재할 경우, 밸브는 개방상태를 유지한다. 따라서, 회선 유압 압력이 내부 유로(314)를 통해 회선(154)을 통하고, 액츄에이터 솔레노이드(122, 124, 126, 128)에 충진된다. 제어밸브(310)는 다른 지역에 위치한 밸브부재(312)의 우측에 영향을 주기 위해 제한기(326) 및 바이어스 스프링(150)을 구비한다. 따라서, 회선(324)로부터의 피드백 압력 및 회선(322)로부터의 회선압력의 크기는 적정 조작범주의 출력압력 및 제어밸브(310)로부터의 유체흐름을 제공할 수 있도록 제한기(302, 306)에 의해 소정치로 정해진다.
더 나아가, 본 발명의 방법은 오류 발생 축으로의 유압 공급 자체를 불능화하는 단순한 방식을 통해 다양한 부품의 유압 출력을 제어하려고 하지 않는다. 본 발명의 방법은 클러치 액츄에이터(160, 162) 및 액츄에이터 솔레노이드(122, 124, 126, 128)로부터 출력된 유압압력을 클러치 액츄에이터 및 액츄에이터 솔레노이드의 전자 제어를 통해 선택 제어한다. 오류 발생시 듀얼 클러치 변속기의 유압 회로를 제어하기 위해, 본 발명의 방법은 우선 클러치-온 오류가 감지되면 어느 클러치에 오류가 발생하였는가를 판단한다. 다음으로, 오류발생 클러치로의 엔진 토크의 정지와, 오류발생 클러치와 동축인 샤프트에 놓인 모든 싱크로나이저들의 중립화를 명령한다. 또한 본 발명에 따르면, 액츄에이터-온 오류 발생시에는 액츄에이터-온 오류가 발생한 싱크로나이저가 어느 것인지를 우선 판단한다. 마지막으로, 본 발명의 방법은 오류발생 액츄에이터와 동축인 샤프트에 위치한 다른 싱크로나이저들의 액츄에이팅을 방지한다.
다음에는 도 5에서 참조번호 250으로 지시된 플로우 챠트를 참조하여 본 발명의 방법을 더욱 자세히 설명한다. 여기서, 본 발명의 방법의 각 단계는 주기적이며, 내부에서 지속적으로 진행되거나, 상위 단계의 제어방법의 하부단계로 진행될 수 있다. 본 발명의 각 단계는 우선 도 5의 "START"입력 블록(252)에서 시작된다. 결정블록(254)에서 클러치-온 오류 검출여부를 판단한다. 클러치-온 오류가 검출되지 않았다면, "아니오(No)"선이 처리블록(258)으로 이어진다. 클러치-온 오류가 검출되었다면, "예(Yes)"선이 결정블록(254)로 이어지며, 결정블록(256)은 따라서 짝수축에서 클러치-온 오류가 발생했는지 여부를 판단한다. 만약 클러치-온 오류가 짝수축의 오류가 맞다면, "예(Yes)"선이 처리 블록(258)으로 이어진다. 처리블록(258)은 전자 제어부(ECU)로 하여금 짝수축의 클러치로의 엔진 토크 전달을 중지할 것과, 짝수축 싱크로나이저들은 모두 중립위치로 이동할 것을 명령하도록 한다.
처리블록(258)에서의 동작이 완료되면, 또는 판단블록(256)에서 클러치-온 오류가 짝수축 클러치에서 발생하지 않았음을 판단하면(즉, "아니오(No)"선으로 이어지면), 본 발명에 따라, 판단블록(260)은 계속해서 홀수축의 클러치-온 오류가 발생한 것인지 여부를 판단한다. 판단블록(260)에서 홀수축 클러치-온 오류 발생을 판단했다면, "예(Yes)"선이 처리블록(262)로 이어진다. 처리블록(262)은 전자 제어부로 하여금 홀수축의 클러치로의 엔진토크의 전달을 중지할 것과, 홀수축의 싱크로나이저는 모두 중립 위치로 이동할 것을 명령하도록 한다. 처리블록(262)의 작동이 완료되거나, 판단블록(260)에서 클러치-온 오류가 홀수축의 클러치에 발생한 것이 아니라고 판단이 되면(즉, "아니오(No)"선이 이어지면), 본 발명에 따라, 복귀블록(280)을 통해 단계가 재시작된다.
상기한 바와 같이, 판단블록(254)에서 클러치-온 오류가 발생하지 않았다고 판단하고, "아니오(No)"선이 판단블록(264)로 이어지면, 판단블록(264)은 액츄에이터-온 오류가 발생했는지 여부를 판단하게 된다. 만약 액류에이터-온 오류가 발생한 것이 아니라면, "아니오(No)"선이 복귀블록(280)으로 이어져 본 발명의 방법에 따른 단계가 재시작된다. 만약 액츄에이터-온 오류가 감지되었다면, "예(yes)"선이 판단블록(266)으로 이어지고, 액츄에이터-온 오류가 발생한 곳이 짝수축인지 여부가 판단된다. 만약 액츄에이터-온 오류가 짝수축에서 발생한 것이라면, "예(Yes)"선이 처리블록(268)로 이어진다. 처리블록(268)은 전자 제어부(ECU)를 통해 짝수축 입력샤프트상의 다른 싱크로나이저들의 더 이상의 액츄에이팅을 정지하도록 한다. 이에 따라, 연결이 해제되지 않는 액츄에이터에 연결된 기어세트의 사용이 가능할 경우, 짝수축 클러치의 사용이 가능하게 된다. 또한, 홀수축의 클러치 및 기어 역시 그 사용이 전적으로 가능하다.
처리블록(268)의 작동단계가 완료되거나, 판단블록(266)에서 액츄에이터-온 오류가 짝수축 클러치에 발생한 것이 아니라고 판단할 경우(즉, "아니오(No)"선이 이어지면), 본 발명에 따라, 판단블록(270)에서는 액츄에이터-온 오류가 홀수축에 발생한 것인지 여부를 판단한다. 만약 판단블록(270)에서 홀수축의 액츄에이터-온 오류 발생을 판단했다면, "예(Yes)"선이 처리블록(272)으로 이어진다. 처리블록(272)은 전자 제어부(ECU)로 하여금 홀수축 입력샤프트상의 다른 싱크로나이저들이 더 이상 액츄에이팅하지 않도록 한다. 따라서, 연결이 해제되지 않는 액츄에이터에 연결된 기어세트의 사용이 가능할 경우, 홀수축 클러치의 사용이 가능하게 된다. 또한, 홀수축의 클러치 및 기어 역시 그 사용이 전적으로 가능하다. 처리블록(272)의 작동이 완료되거나, 처리블록(270)에서 액츄에이터-온 오류가 홀수축 클러치에 발생한 것이 아니라고 판단하게 되면(즉, "아니오(No)"선이 이어지게 되면), 복귀블록(280)을 통해 본 발명의 방법의 단계가 재시작된다. 따라서, 본 발명의 방법은 주기적이면서 역동적인 과정으로, 방법의 단계들이 지속적으로 반복됨을 주지해야 할 것이다. 따라서, 클러치-온 오류 검출여부에 대한 판단과정 및 액츄에이터-온 오류의 검출여부에 대한 판단과정이 계속적으로 반복된다. 또한, 클러치-온 오류 또는 액츄에이터-온 오류 발생 여부에 대한 판단은 상위 단계의 제어 방법의 판단에 단순한 참조가 되거나, 전용 센서 또는 공용 센서데이터의 감시를 통해 본 발명에 따라 입력된 입력값의 개별적 판단일 수 있다. 따라서, 본 발명은 클러치-온 및 액츄에이터-온 오류와 같이 각기 다른 타입의 오류에 따라 개별적으로 대처하여, 액츄에이터-온 오류 발생시 변속기의 어느 한 축의 완전한 구동 정지를 방지할 수 있는 제어방법을 제공함으로써 기존 기술의 단점 및 한계점을 개선하였다.
본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 클러치 및 싱크로나이저 액츄에이터에 발생하는 오류의 형태에 따라 각기 달리 대처하여 액츄에이터-온 오류 발생으로 인해 한 변속기 축의 전체적 불능화(shut down)를 방지함으로써, 현재의 클러치-온 및 액츄에이터-온 오류 대처방식의 한계를 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 제어방법은, 유압선의 각기 다른 라우팅을 활용하는 듀얼 클러치 변속기에 간결화된 유압 제어 시스템을 채용하며, 유압 시스템의 복잡도를 줄이고 필요 부품수 역시 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제어방법에 따라 제어 가능한 듀얼 클러치 변속기를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 제어방법에 따라 제어 가능한 듀얼 클러치 변속기의 유압 액츄에이팅 된 시프트 액츄에이터를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 제어방법에 따라 제어 가능한 듀얼 클러치 변속기의 시프트 액츄에이터 및 클러치 액츄에이터를 위한 전자-유압 제어 회로의 한 예를 도시한 개략도,
도 4는 본 발명의 제어방법에 따라 제어 가능한 듀얼 클러치 변속기의 시프트 액츄에이터 및 클러치 액츄에이터의 전자-유압 제어 회로의 또 다른 예를 도시한 개략도, 그리고,
도 5는 클러치, 또는 싱크로나이저 오류 발생시 본 발명의 제어방법에 따른 듀얼 클러치 변속기의 클러치 및 싱크로나이저의 유압 액츄에이팅을 도시한 블록 흐름도이다.

Claims (13)

  1. 듀얼 클러치 변속기의 클러치 또는 싱크로나이저 오류 발생시 클러치 및 싱크로나이저의 연결을 제어하는 방법으로서,
    클러치-온 오류 검출시 오류 발생 클러치를 판단하는 단계;
    오류발생 클러치로의 엔진 토크 중지를 명령하는 단계;
    오류발생 클러치와 동축의 샤프트에 위치한 모든 싱크로나이저의 중립화를 명령하는 단계;
    액츄에이터-온 오류 검출시 오류 발생 싱크로나이저를 판단하는 단계; 및
    오류발생 액츄에이터와 동축의 샤프트에 위치한 다른 싱크로나이저의 더 이상의 액츄에이팅을 방지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 및 싱크로나이저 연결 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    클러치-온 오류의 검출여부를 지속적으로 재판단하는 단계; 및
    액츄에이터-온 오류의 검출여부를 지속적으로 재판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 클러치-온 오류의 검출여부를 지속적으로 재판단하는 단계는, 상위 단계의 제어방법에서 클러치-온 오류 발생을 판단했는지 여부를 검출하기 위하여 상위 제어방법을 참조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치-온 오류 검출시 오류발생 클러치를 판단하는 단계는, 상위 단계의 제어방법에서 오류가 발생한 것으로 판단된 클러치를 검출하기 위하여 상위 제어방법을 참조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 클러치-온 오류의 검출여부를 지속적으로 재판단하는 단계는, 엔진 및 트랜스미션(transmission) 센서에서 제공되는 참조데이터를 감시하여, 이를 룩업 테이블과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치-온 오류 검출시 오류발생 클러치를 판단하는 단계는, 엔진 및 트랜스미션(transmission) 센서에서 제공되는 참조데이터를 감시하여, 이를 룩업 테이블과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터-온 오류의 검출여부를 지속적으로 재판단하는 단계는, 상위 단계의 제어방법에서 액츄에이터-온 오류 발생을 판단했는지 여부를 검출하기 위하여 상위 제어방법을 참조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터-온 오류의 검출여부를 지속적으로 재판단하는 단계는, 엔진 및 트랜스미션(transmission) 센서에서 제공되는 참조데이터를 감시하여, 이를 룩업 테이블과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 클러치-온 오류 검출시 오류발생 클러치를 판단하는 단계는,
    짝수축 클러치-온 오류 검출여부를 판단하는 단계; 및
    홀수축 클러치-온 오류 검출여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    오류발생 클러치로의 엔진 토크 중지 명령 단계는,
    짝수축 클러치에 오류발생시 짝수축 클러치로의 엔진 토크를 중지하도록 명령하는 단계; 및
    홀수축 클러치에 오류발생시 홀수축 클러치로의 엔진 토크를 중지하도록 명령하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 오류 발생 클러치와 동축의 샤프트에 있는 모든 싱크로나이저의 중립화를 명령하는 단계는,
    짝수축 클러치가 오류발생 클러치일 경우, 짝수축 샤프트의 모든 싱크로나이저의 중립화를 명령하는 단계; 및
    홀수축 클러치가 오류발생 클러치일 경우, 홀수축 샤프트의 모든 싱크로나이저의 중립화를 명령하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터-온 오류 검출시 오류발생 싱크로나이저를 판단하는 단계는,
    짝수축 액츄에이터-온 오류가 검출되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    홀수축 액츄에이터-온 오류가 검출되었는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 오류 발생 액츄에이터와 동축의 샤프트에 위치한 다른 싱크로나이저들의 더 이상의 액츄에이팅을 방지하는 단계는,
    짝수축 액츄에이터에 오류가 발생한 경우 짝수축의 다른 싱크로나이저의 더 이상의 액츄에이팅을 방지하는 단계; 및
    홀수축 액츄에이터에 오류가 발생한 경우 홀수축의 다른 싱크로나이저의 더 이상의 액츄에이팅을 방지하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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