KR20120049621A - 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법 - Google Patents

변속기 작동요소의 작동상태 판단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작동요소를 구성하는 양측부재의 회전속도를 각각 구하는 속도획득단계(S101)와; 상기 양측부재의 회전속도가 동일한지 여부를 판단하는 동일판단단계(S102)와; 상기 양측부재의 회전속도가 동일한 경우 당해 작동요소는 직결된 상태로 판단하고, 회전속도가 다른 경우 당해 작동요소는 해제 또는 슬립 상태인 것으로 판단하는 작동판단단계(S103)를 포함하여 구성된 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법을 제공하여, 동력분기모드 작동시 별도의 압력스위치 없이 각 작동요소의 직결 및 해제상태를 판단할 수 있도록 함으로써, 소요되는 부품수를 최소화하고 유압제어 밸브바디의 부피와 중량을 저감시킬 수 있으며, 변속기의 원가를 저감시킬 수 있도록 한다.

Description

변속기 작동요소의 작동상태 판단방법{Method for Determining Operating State of Element of Transmission}
본 발명은 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단변속 기능을 구현할 수 있는 하이브리드 차량의 변속기에서 클러치나 브레이크와 같은 작동요소의 직결 및 해제 상태를 판단하도록 하는 기술에 관한 것이다.
종래 자동변속기 등에 구비된 작동요소의 직결 및 해제 상태는 압력스위치에 의해 검출된 신호를 바탕으로 판단되고 있다.
즉, 밸브바디의 해당 클러치나 브레이크로 연결된 유로상에 압력스위치를 설치해 둠으로써, 해당 압력스위치에 소정 이상의 압력이 작용하면 그 유로에 연결된 작동요소가 직결된 상태이고, 그렇지 않으면, 해당 작동요소가 해제된 상태로 판단하는 것이다.
그러나 상기한 바와 같이 압력스위치를 사용하는 방법은 사용되는 부품수가 증가하고 밸브바디의 부피 및 중량이 증가하며 비용이 증가하게 하는 문제점이 있으므로, 상기한 바와 같은 압력스위치를 사용하지 않고도, 해당 작동요소의 작동상태를 판단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이렇게 압력스위치로부터의 신호에 의존하지 않고 작동요소의 작동상태를 판단하는 방법 중에는, 자동변속기의 입력속도와 출력속도를 비교함으로써 해당 작동요소의 직결 및 해제상태를 판단하도록 하는 방법이 있는데, 이는 자동변속기처럼 변속비가 일정한 경우에만 사용될 수 있다.
하이브리드 차량에서는 변속기에 따라서 변속비가 일정한 고정단모드와 동력분기모드를 함께 구현할 수 있도록 구성된 변속기가 있는데, 이 경우 상기 변속비가 일정한 고정단모드일 경우에는 변속기의 입출력 속도를 비교함으로써, 각 작동요소의 작동상태를 판단할 수 있지만, 상기 동력분기모드일 경우에는 2개의 모터를 이용하여 무단변속기능이 수행될 수 있기 때문에 이 경우 변속비가 일정하지 않아서 단순히 변속기의 입출력 속도를 비교하는 것만으로는 각 작동요소의 작동상태를 파악할 수 없다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무단변속이 가능한 동력분기모드를 구비한 변속기에서 동력분기모드 작동시 별도의 압력스위치 없이 각 작동요소의 직결 및 해제상태를 판단할 수 있도록 한 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법은
작동요소를 구성하는 양측부재의 회전속도를 각각 구하는 속도획득단계와;
상기 양측부재의 회전속도가 동일한지 여부를 판단하는 동일판단단계와;
상기 양측부재의 회전속도가 동일한 경우 당해 작동요소는 직결된 상태로 판단하고, 회전속도가 다른 경우 당해 작동요소는 해제 또는 슬립 상태인 것으로 판단하는 작동판단단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무단변속이 가능한 동력분기모드를 구비한 변속기에서 동력분기모드 작동시 별도의 압력스위치 없이 각 작동요소의 직결 및 해제상태를 판단할 수 있도록 하여, 소요되는 부품수를 최소화하고 유압제어 밸브바디의 부피와 중량을 저감시킬 수 있으며, 변속기의 원가를 저감시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 작용원리를 설명한 도면,
도 2는 본 발명이 적용되는 하이브리드 변속기의 구성을 예시한 도면,
도 3은 도 2의 변속기가 입력분기모드 상태인 경우의 레버해석도,
도 4는 도 2의 변속기가 입력분기모드 상태일 경우 본 발명의 작용을 설명한 도면,
도 5는 도 2의 변속기가 복합분기모드 상태인 경우의 레버해석도,
도 6은 도 2의 변속기가 복합분기모드 상태인 경우 본 발명의 작용을 설명한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명은 작동요소를 구성하는 양측부재의 회전속도를 각각 구하는 속도획득단계(S101)와; 상기 양측부재의 회전속도가 동일한지 여부를 판단하는 동일판단단계(S102)와; 상기 양측부재의 회전속도가 동일한 경우 당해 작동요소는 직결된 상태로 판단하고, 회전속도가 다른 경우 당해 작동요소는 해제 또는 슬립 상태인 것으로 판단하는 작동판단단계(S103)를 포함하여 구성된다.
도 1은 본 발명의 작용 원리를 설명한 것으로서, 작동요소인 클러치나 브레이크를 구성하는 양측부재의 회전속도를 비교해 보면, 양측 부재의 회전속도가 동일한 경우 이들 두 부재가 직결된 것으로 판단할 수 있고, 회전속도가 동일하지 않다면, 이들 두 부재 사이는 이격되어 해제되었거나 약간의 접촉으로 슬립이 이루어지고 있는 상태로 판단할 수 있다는 것이다.
물론, 상기 작동요소가 브레이크인 경우에는 한쪽 부재는 그 회전속도가 0이므로, 나머지 한쪽 부재의 회전속도가 0이면 상기 브레이크가 직결된 것이고, 그렇지 않으면 슬립이나 해제 상태로 판단할 수 있다.
본 실시예에서 상기 판단방법이 적용되는 변속기는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1선기어(S1)와 제1링기어(R1) 및 제1캐리어(C1)를 구비한 제1유성기어장치(PG1)와; 제2선기어(S2)와 제2링기어(R2) 및 제2캐리어(C2)를 구비하고 상기 제2선기어(S2)는 상기 제1선기어(S1)에 직결된 제2유성기어장치(PG2)와; 상기 제1링기어(R1)의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제1브레이크(BK1)와; 상기 제2링기어(R2)의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제2브레이크(BK2)와; 상기 제1캐리어(C1)와 제1링기어(R1) 사이를 단속할 수 있도록 구비된 제1클러치(CL1)와; 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2) 사이를 단속할 수 있도록 구비된 제2클러치(CL2)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1캐리어(C1)는 엔진(ENGINE)에 직결되고, 상기 제1링기어(R1)는 제1모터제너레이터(MG1)에 직결되며, 상기 제2선기어(S2)는 제2모터제너레이터(MG2)에 직결되고, 제2캐리어(C2)는 출력요소(OUTPUT)에 직결된 구조이다.
상기 변속기는 상기 제2브레이크(BK2)를 체결하여 입력분기모드(Input Split Mode)를 구현하는 바, 상기 제2브레이크(BK2)의 직결 여부를 별도의 압력스위치 없이 판단하는 방법은 다음과 같다.
상기 변속기가 입력분기모드시에 본 발명의 상기 속도획득단계(S101)에서는 상기 제2링기어(R2)의 회전속도를 산출하고, 상기 동일판단단계(S102)에서는 상기 산출된 제2링기어(R2)의 회전속도가 0인지를 판단하며, 상기 작동판단단계(S103)에서는 상기 제2링기어(R2)의 회전속도가 0인 경우 작동요소인 제2브레이크(BK2)가 직결된 것으로 판단하고, 0이 아닌 경우 상기 제2브레이크(BK2)가 슬립 또는 해제상태인 것으로 판단한다.
상기 속도획득단계(S101)에서 상기 제2링기어(R2)의 회전속도는 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 회전속도와 상기 출력요소(OUTPUT)의 회전속도를 이용하여 산출하는 바, 구체적으로는 다음 수식 1에 의해 구한다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
: 제2링기어(R2) 회전속도,
Figure pat00003
: 제2선기어(S2) 잇수,
Figure pat00004
: 제2링기어(R2) 잇수,
Figure pat00005
: 출력요소(OUTPUT) 회전속도,
Figure pat00006
: 제2모터제너레이터(MG2) 회전속도이다.
이는 도 2의 변속기가 입력분기모드시에 도 3에 도시된 바와 같은 레버해석도로 표현될 수 있는데, 도 3의 레버2에서 유성기어 속도 계산법에 의하면,
Figure pat00007
이고,
여기서,
Figure pat00008
이며,
Figure pat00009
이므로, 상기 수 1과 같은 식이 되는 것이다. 물론, 상기
Figure pat00010
는 제2캐리어(C2)의 회전속도이고,
Figure pat00011
는 제2선기어(S2)의 회전속도이다.
한편, 상기 변속기가 복합분기모드시에는 상기 제2클러치(CL2)를 체결하는 바, 이때 상기 제2클러치(CL2)의 작동상태를 판단하는 방법을 살펴보면,
상기 속도획득단계(S101)에서는 상기 제2링기어(R2)의 회전속도 및 상기 엔진(ENGINE)의 회전속도를 구하고, 상기 동일판단단계(S102)에서는 상기 산출된 제2링기어(R2)의 회전속도가 상기 엔진(ENGINE)의 회전속도와 동일한지를 판단하며, 상기 작동판단단계(S103)에서는 상기 제2링기어(R2)의 회전속도가 상기 엔진(ENGINE)의 회전속도와 동일한 경우 작동요소인 제2클러치(CL2)가 직결된 것으로 판단하고, 동일하지 않은 경우 상기 제2클러치(CL2)가 슬립 또는 해제상태인 것으로 판단한다.
즉, 상기 변속기가 복합분기모드일 때 작동되는 상기 제2클러치(CL2)는 한쪽 부재가 상기 제2링기어(R2)에 연결되고, 다른쪽 부재는 상기 제1캐리어(C1)를 통해 엔진(ENGINE)에 연결된 구조이므로, 상기 제2링기어(R2)의 회전속도와 상기 엔진(ENGINE)의 회전속도를 비교하면, 결과적으로 상기 제2클러치(CL2)의 작동상태를 파악할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제2링기어(R2)의 회전속도는 상기 수 1의 식에 의해 구해지고, 상기 엔진(ENGINE)의 회전속도는 상기 변속기의 입력축 회전속도를 의미하므로, 도 6에 도시된 바와 같은 방법으로 별도의 압력스위치를 사용하지 않고 상기 제2클러치(CL2)의 작동상태를 판단할 수 있다.
S101; 속도획득단계
S102; 동일판단단계
S103; 작동판단단계
S1; 제1선기어
R1; 제1링기어
C1; 제1캐리어
PG1; 제1유성기어장치
S2; 제2선기어
R2; 제2링기어
C2; 제2캐리어
PG2; 제2유성기어장치
BK1; 제1브레이크
BK2; 제2브레이크
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
ENGINE; 엔진
MG1; 제1모터제너레이터
MG2; 제2모터제너레이터
OUTPUT; 출력요소

Claims (5)

  1. 작동요소를 구성하는 양측부재의 회전속도를 각각 구하는 속도획득단계와;
    상기 양측부재의 회전속도가 동일한지 여부를 판단하는 동일판단단계와;
    상기 양측부재의 회전속도가 동일한 경우 당해 작동요소는 직결된 상태로 판단하고, 회전속도가 다른 경우 당해 작동요소는 해제 또는 슬립 상태인 것으로 판단하는 작동판단단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단방법이 적용되는 변속기는
    제1선기어와 제1링기어 및 제1캐리어를 구비한 제1유성기어장치와;
    제2선기어와 제2링기어 및 제2캐리어를 구비하고 상기 제2선기어는 상기 제1선기어에 직결된 제2유성기어장치와;
    상기 제1링기어의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제1브레이크와;
    상기 제2링기어의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제2브레이크와;
    상기 제1캐리어와 제1링기어 사이를 단속할 수 있도록 구비된 제1클러치와;
    상기 제1캐리어와 제2링기어 사이를 단속할 수 있도록 구비된 제2클러치;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 제1캐리어는 엔진에 직결되고, 상기 제1링기어는 제1모터제너레이터에 직결되며, 상기 제2선기어는 제2모터제너레이터에 직결되고, 제2캐리어는 출력요소에 직결된 구조이며,
    상기 변속기가 입력분기모드시에
    상기 속도획득단계에서는 상기 제2링기어의 회전속도를 산출하고;
    상기 동일판단단계에서는 상기 산출된 제2링기어의 회전속도가 0인지를 판단하고;
    상기 작동판단단계에서는 상기 제2링기어의 회전속도가 0인 경우 작동요소인 제2브레이크가 직결된 것으로 판단하고, 0이 아닌 경우 상기 제2브레이크가 슬립 또는 해제상태인 것으로 판단하는 것
    을 특징으로 하는 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 속도획득단계에서 상기 제2링기어의 회전속도는 상기 제2모터제너레이터의 회전속도와 상기 출력요소의 회전속도를 이용하여 산출하는 것
    을 특징으로 하는 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2링기어의 회전속도는 다음 수식
    Figure pat00012

    여기서,
    Figure pat00013
    : 제2링기어(R2) 회전속도,
    Figure pat00014
    : 제2선기어(S2) 잇수,
    Figure pat00015
    : 제2링기어(R2) 잇수,
    Figure pat00016
    : 출력요소(OUTPUT) 회전속도,
    Figure pat00017
    : 제2모터제너레이터(MG2) 회전속도임,
    에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 변속기가 복합분기모드시에
    상기 속도획득단계에서는 상기 제2링기어의 회전속도 및 상기 엔진의 회전속도를 구하고;
    상기 동일판단단계에서는 상기 산출된 제2링기어의 회전속도가 상기 엔진의 회전속도와 동일한지를 판단하고;
    상기 작동판단단계에서는 상기 제2링기어의 회전속도가 상기 엔진의 회전속도와 동일한 경우 작동요소인 제2클러치가 직결된 것으로 판단하고, 동일하지 않은 경우 상기 제2클러치가 슬립 또는 해제상태인 것으로 판단하는 것
    것을 특징으로 하는 변속기 작동요소의 작동상태 판단방법.
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