KR20170092625A - 유압 공급 장치 및 제어 방법 - Google Patents

유압 공급 장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR20170092625A
KR20170092625A KR1020177018010A KR20177018010A KR20170092625A KR 20170092625 A KR20170092625 A KR 20170092625A KR 1020177018010 A KR1020177018010 A KR 1020177018010A KR 20177018010 A KR20177018010 A KR 20177018010A KR 20170092625 A KR20170092625 A KR 20170092625A
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아드리아노 한트리히
롤프 브라운
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틸로 슈미트
페터 쉴레
플로리안 마이어
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 변속기 구성 부품의 공급을 위한 1차 유압 회로(I)와, 변속기 구성 부품의 윤활 및 냉각을 위한 2차 유압 회로(II)와, 이들 유압 회로(I, II)에서 이송 용적 흐름을 생성하기 위한 하나 이상의 펌프(P)를 구비한, 차량 자동 변속기의 유압 공급 장치에 관한 것으로서, 이 경우 펌프(P)의 필요한 이송 용적 흐름을 조절하기 위해 2차 유압 회로(II)에서 현재의 유압 매체 용적 흐름을 검출하는 검출 장치(S)가 제공된다. 또한, 차량 자동 변속기에서 유압 공급 장치의 펌프를 제어하는 방법이 제안되며, 이 경우 변속기 구성 부품의 윤활 및 냉각을 위해 2차 유압 회로(II)에서 각각 현재의 유압 매체 용적 흐름이 검출되고, 자동 변속기의 현재의 작동 영역을 위해 특성맵으로부터 용적 흐름 수요가 결정되며, 펌프(P)의 이송 용적 흐름은 결정된 용적 흐름 수요에 따라 제어된다.

Description

유압 공급 장치 및 제어 방법{HYDRAULIC SUPPLY ARRANGEMENT AND CONTROL METHOD}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 더 상세히 규정된 유형에 따르는 차량 자동 변속기의 유압 공급 장치에 관한 것이다.
예컨대 US 4 693 081호에는 자동 변속기의 유압 펌프를 제어하는 제어 시스템 및 방법이 공지되어 있다. 자동 변속기에 유압 매체를 공급하는 펌프는 연소 엔진의 출력에 따라 제어되는데, 이때 스로틀 밸브 센서, 휠 회전 속도 센서 및 엔진 회전 속도 센서가 상응하게 분석된다. 실질적으로 유압 펌프의 출력은 엔진 회전 속도에 의해 설정된다.
자동 변속기의 유압 공급을 위한 유압 펌프로서 제어 펌프들이 사용되는 것이 공지되어 있다. 공지된 유압 공급 장치에서, 최선의 경우라도 제어 펌프가 충분히 안정적으로 작동하는 개별 작동점만 확정될 수 있다는 단점이 있는 것으로 밝혀졌다. 이는, 기타 다른 작동점에서 너무 많거나 너무 적은 유압 매체가 제공된다는 것을 의미한다. 이는 차량의 연료 소비를 증가시키거나 변속기 구성 부품에서 마모가 증가되는 것을 초래한다.
본 발명의 과제는 서두에 언급된 유형의 유압 공급 장치로서, 각각 필요한 용적 흐름 수요에 따라 이송 용적 흐름의 정확한 제어가 가능하거나 측정된 압력에 따라 최소 이송 용적 흐름의 정확한 제어가 가능하게 되는 유압 공급 장치를 제안하는 것이다.
이러한 과제는 본 발명에 따라 청구범위 제1항 또는 제10항의 특징부에 의해 해결되며, 유리한 개선예들은 각각 종속항 및 명세서뿐 아니라 도면으로부터 제시된다.
따라서, 본 발명의 과제는, 변속기 구성 부품의 공급을 위한 1차 유압 회로와, 변속기 구성 부품의 윤활 및 냉각을 위한 2차 유압 회로와, 이들 유압 회로에서 이송 용적 흐름을 생성하기 위한 하나 이상의 펌프를 구비한, 차량 자동 변속기의 유압 공급 장치에 의해 해결되며, 이 경우 2차 유압 회로에서 필요한 유압 매체 용적 흐름 또는 압력을 조절하기 위해 2차 유압 회로에서 현재의 유압 매체 용적 흐름 또는 압력을 검출하는 검출 장치가 냉각 장치의 이전 또는 이후에 제공된다.
이에 의해 수요에 적합한 유압 매체 공급이 이루어질 수 있는데, 그 이유는 냉각 및 윤활 회로 내에 제공된 검출 장치가 유압 매체 또는 오일의 과잉 공급 및 공급 부족을 방지하고 이로써 소비 최적화가 구현되기 때문이다.
제공되는 다른 검출 장치는 안전상의 이유로 단지 공급 부족만을 방지하는 데, 그렇지 않은 경우 모든 작동점에서 1회성 특성맵 설계 시에 윤활이 보장될 수 없을 것이다.
검출 장치는 하나 이상의 또는 복수의 센서를 포함하고, 이들 센서에 의해 용적 흐름 또는 용적 흐름에 등가를 이루거나 용적 흐름에 의해 규정되는 종속 변수도 연속해서 검출될 수 있다. 2차 유압 회로에서 용적 흐름을 검출하기 위해, 예컨대 용적계 또는 측정 터빈도 사용될 수 있다. 규정된 종속 변수로서, 예컨대 압력은 압력 센서를 통해 검출될 수 있으며, 이때 검출된 압력값은 2차 유압 회로에서 공지된 스로틀 저항에 의해 용적 흐름으로 환산될 수 있다.
본 발명의 유리한 개선예에 따르면, 검출 장치는 2차 유압 회로에서 유동 방향으로 냉각 장치의 후방에 배치되는 것이 제공될 수 있다. 또한, 검출 장치의 다른 배치 위치도 고려할 수 있다. 냉각 장치의 하류에 연결된 압력 검출 장치의 경우, 상이한 냉각 장치의 구조 또는 상이하게 연결된 냉각 장치 바이패스에 의한 유압량 변동이 예컨대 작동 온도의 신속한 도달을 위한 냉각 장치 바이패스에 의한 냉각 회로에서의 압력 손실의 변동에 의해 방지되는 장점이 있는데, 상응하게 검출된 변수가 이를 보상하기 때문이다.
유압 공급을 위한 펌프로서 제어 펌프가 사용된다. 이하에서 제어 펌프는 변경 가능한 변위 용적을 갖는 변위 용적형 펌프로 이해되어야 한다. 바람직하게 제어 펌프는 베인 펌프(vane pump)로서 형성된다. 이에 대한 대안으로 제어 펌프는 제어 가능한 축 방향 또는 반경 방향 피스톤 펌프, 왕복 슬라이드 펌프, 롤러 베인 펌프, 또는 제어 가능한 지로터 펌프(Gerotor pump)로서 형성될 수 있다.
한편, 제어 가능한 펌프의 사용이 바람직한데, 이 경우 이송 용적은 제어 메커니즘의 회전 속도 및 상태에 따라, 예컨대 회전자와 행정 링 사이의 편심성의 변경을 위해 베인 펌프에서 행정 링의 변동 또는 변위를 통해 가능하다. 제어 메커니즘은, 예컨대 유압에 의해 제어될 수 있다. 예컨대 제어 펌프를 제어하기 위해 비례 밸브가 전기적 압력-작동기를 통한 압력의 자유 제어를 위해 사용될 수 있다. 2차 유압 회로에서 유압 공급 장치에 의해 검출된 용적 흐름 정보 또는 압력 정보 그리고 비례 밸브의 도움으로, 상응하는 전기 제어부는 특성맵에 의해 결정된 용적 흐름 수요에 따라 이송 용적 흐름을 제어할 수 있다. 특성맵은 예컨대 변속기 전자 제어부(ECU)에 저장될 수 있고, 예컨대 이에 제한되지 않는 아래에 나열된 변수가 고려될 수 있다.
한편으로, 온도에 따른 누출 및 냉각 오일 수요를 결정하기 위해 온도가 고려될 수 있다. 또한, 구동부의 회전 속도는 냉각 수요 및 윤활유 수요의 결정을 위해 고려될 수 있다. 또한, 엔진 또는 터빈의 압력 또는 토크는 부하에 따른 수요의 결정을 위해 고려될 수 있다. 더욱이, 컨버터 로크업 클러치에서의 압력은 컨버터 로크업 클러치의 냉각 오일 수요의 결정을 위해, 그리고 충전 용적 흐름은 변속기 구성 부품의 공급을 위해, 예컨대 클러치의 충전을 위해 또는 유압 회로에서 압력 증가를 위해 고려될 수 있다.
또한, 본 발명에 기초가 되는 과제는 차량 자동 변속기에서 유압 공급 장치의 펌프를 제어하는 방법에 의해 해결되며, 이 경우 변속기 구성 부품의 윤활 및 냉각을 위해 2차 유압 회로에서 각각 현재의 유압 매체 용적 흐름이 검출되고, 자동 변속기의 현재의 작동 영역에 대해 특성맵으로부터 각각 현재의 용적 흐름 수요가 결정되며, 펌프의 이송 용적 흐름이 결정되고, 펌프의 이송 용적 흐름은 결정된 용적 흐름 수요에 따라 상응하게 제어된다.
이러한 방식으로 펌프의 주 압력과는 무관한 냉각량 제어가 가능하고, 결과적으로 이러한 제어 펌프의 제어에 의해 수요에 적합한 유압 매체 공급 또는 오일 공급이 구현될 수 있다.
이러한 방식으로 조절되거나 제어될 유압 용적 흐름량은 각각 제공되는 작동점에 대한 수요에 적합하게 제어될 수 있다. 고려되어야 하는 변수로서, 예컨대 컨버터 로크업 클러치 손실 출력, 현재의 변속기 온도 또는 이의 추이, 토크 및 회적 속도와 관련된 변속기 부하, 현재의 기어 단, 주행 프로그램 및/또는 산출된 크러치 온도가 고려될 수 있다. 또한, 예컨대 시프팅 시에 상응하는 클러치 열을 더 양호하게 배출시키기 위해 또는 회전 클러치에서 회전식 압력 보상을 위한 보상 챔버를 더 신속하게 다시 충전시킴으로써 시프팅 품질을 향상시키기 위해, 조절 가능한 용적 흐름은 시프팅 이전 및/또는 도중 및/또는 이후에 의도적으로 옵셋에 의해 상승되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 공급 장치를 사용하는 전기 제어된 시스템이 제안되는데, 순수하게 비례식 제어가 사용되는 것이 아니라 전기적 제어 회로가 사용되는데, 비례식 제어 비율에 추가하여 전기적 제어 회로의 제어 다이내믹은 통합 및 차동 제어 비율에 의해 상당히 개선된다. 따라서, 동시에 더 큰 제어 안정성에서 훨씬 더 높은 조절 다이내믹이 달성될 수 있다. 또한, 목표 변수, 즉 유압 펌프의 이송 용적 흐름은 이상적으로 자동 변속기의 작동 영역에 맞게 매칭될 수 있다. 따라서, 세부화된 시스템 인지를 통해 제어기의 작동 영역(통합 와인드업에 대한 안티 와인드업, 기대되는 제어값에 대한 점프형 파일럿 제어 및 이로부터 출발하는본래의 제어 개시, 각각의 작동점에 따른 상이한 PID-매개 변수의 설정 등)이 제한될 수 있다.
예컨대 소비 측면에서의 장점을 의도하기 위해, 특성맵에서 낮은 온도의 경우, 이러한 작동 영역에서 더 적은 목표 이송 용적 흐름이 제어됨으로써, 더 적은 냉각량 및 윤활제 양을 필요로 하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 예컨대 고온에서 훨씬 더 많은 냉각 오일량이 펌프 제어에 고려되는 경우, 공급 부족이 방지될 수 있다.
이제, 본 발명은 도면을 참조로 더 상세히 설명된다.
도 1은 유압 제어 방법을 포함하는 본 발명에 따른 유압 공급 장치의 개략적인 도면이다.
유압 공급 장치는, 예컨대 시프팅 부재(A, B, C, D, E) 및 컨버터 로크업 클러치(WK) 그리고 주차 브레이크 장치(PS)와 같은 변속기 구성 부품의 공급을 위한 1차 유압 회로(I)를 포함한다.
1차 유압 회로(I)를 통해 시프팅 부재(A 내지 E)에는 이들 시프팅 부재를 체결 또는 해제할 수 있는 유압이 공급된다. 또한, 컨버터 로크업 클러치 및 주차 브레이크 장치(PS)에는 체결 압력(P_체결) 및 해제 압력(P_해제)으로 체결 및 해제를 위한 유압이 공급된다.
또한, 유압 공급 장치는 변속기 구성 부품의 윤활 및 냉각을 위해 유압 매체가 공급되는 2차 유압 회로(II)를 포함한다. 2차 유압 회로(II)에는, 관류 방향으로 냉각 장치의 상류에서 측정되는 압력(p_zK)으로 2차 유압 회로(II)로부터 공급되는 냉각 장치(K)가 제공된다. 이어서, 냉각 장치(K)로부터는, 냉각 장치의 하류에서 측정되는 압력(p_vK)으로 유압 매체가 다시 2차 유압 회로에 공급된다.
유압 회로(I 및 II)에서 이송 용적 흐름을 생성하기 위해, 압력(p_흡입)으로 공급되고 압력(p_토출)을 유압 회로(I 및 II)에 부여하는 펌프(P)가 제공된다. 펌프(P)로서 제어 펌프가 제공된다. 펌프(P)의 경우 이송 용적 흐름의 제어를 위해 특정 제어 압력(p_제어펌프)이 펌프(P)의 유압 제어를 위해 제공되며, 이 제어 압력은 결정된 용적 흐름 수요에 따라 전기 제어부를 통해 설정된다.
예컨대 펌프가 완전 행정 상태에서 끼임(jamming)으로 인해 제어될 수 없는 경우, 시스템 압력 밸브는 압력 제한 밸브로서 기능한다.
또한, 경우에 따라 변속기에 손상을 주는 과량의 리턴 이송을 위해 3차 유압 회로(III)가 펌프(P)의 흡입계(intake tract) 내에 제공된다.
본 발명에 따른 이송 용적 흐름의 조절을 위해, 2차 유압 회로(II)에서 현재의 유압 매체 용적 흐름을 검출하는 검출 장치(S)가 제공된다. 검출 장치(S)는, 예컨대 압력 또는 용적 흐름을 검출하는 센서를 포함하고, 이때 검출 장치(S)는 2차 유압 회로(II)에서 유동 방향으로 냉각 장치(K)의 후방에 배치된다.
따라서, 시프팅 부재(A 내지 E) 및 컨버터 로크업 클러치(WK)의 유압에 의한 작동을 위해서뿐만 아니라 변속기 냉각 및 윤활을 위해 그리고 이송 용적 흐름에서 제어될 수 있는 펌프(P)를 통한 유압 손실의 감소를 위해, 유압 매체 또는 오일을 자동 변속기의 수요에 적합하게 공급하기 위한 시스템이 제안된다. 이 경우, 이송 용적은 변속기 작동 영역 중 각각의 작동점에서 수요에 맞게 매칭됨으로써, 각각 변속기 시스템의 필요한 용적 흐름 수요에 도달하며, 이때 이 용적 흐름 수요는 바람직하게 누출, 냉각 수요 및 윤활유 수요, 그리고 컨버터 로크업 클러치(WK)의 냉각 오일 수요의 용적 흐름으로부터 합산될 수 있다. 누출은 1차 유압 회로(I)에서의 누출, 펌프 누출 및 유압 제어 장치에서의 누출, 그리고 시프팅 부재(A 내지 E) 및 컨버터 로크업 클러치(WK)의 충전 및 가압의 경우의 누출일 수 있다.
펌프(P)의 이송 용적 흐름의 매칭은 시프팅 부재(A 내지 E) 및 액추에이터 그리고 컨버터 로크업 클러치(WK) 및 주차 브레이크 장치(PS)의 공급을 위한 1차 유압 회로(I), 변속기 냉각 시스템 및 윤활 시스템의 공급을 위한 2차 유압 회로(II) 및 3차 유압 회로(III)로 구성된 폐회로 제어 시스템에 의해 이루어진다. 검출 장치(S)는 2차 유압 회로(II)에서 규정된 종속 변수 또는 용적 흐름을 검출하기 위한 센서를 포함한다.
펌프(P)의 제어를 위해, 2차 유압 회로(II)에서 검출된 용적 흐름에 따라 비례 밸브를 통해 펌프(P)에서의 이송 용적 흐름의 제어가 이루어지게 하는 전기 제어부가 제공된다. 제공된 자동 변속기의 작동 영역에서 현재 필요한 용적 흐름 수요는 특성맵에 따라 결정된다. 특성맵은 변속기 제어부에서 도출된다.
본 발명에 따른 방법의 범주에서 각각 현재의 유압 매체 용적 흐름은 2차 유압 회로(II)에서 검출되고, 현재의 용적 흐름 수요는 특성맵으로부터 결정되며, 펌프(P)의 이송 용적 흐름이 제어된다. 결정된 용적 흐름 수요가 2차 유압 회로(II)에서 검출된 용적 흐름보다 더 작은 경우, 2차 유압 회로(II)에서 용적 흐름은 적어도 일시적으로 감소될 수 있거나 차단될 수 있다. 이러한 방식으로 소비는 더욱 감소될 수 있다.
특성맵으로부터 결정된 용적 흐름 수요가 2차 유압 회로(II)에서 검출된 용적 흐름보다 더 높은 경우, 2차 유압 회로(II)에서는 공급 부족이 인식된다. 공급 부족이 인식되면, 본 발명에 따라 변속기 제어부를 통한 회전 속도 제한 또는 토크 관여가 이루어진다. 2차 유압 회로(II)에서 압력의 제어는, 예컨대 직접 제어되는 압력 제어기 또는 파일럿 제어되는 비례 밸브에 의해 이루어진다.
A 시프팅 부재 또는 클러치 또는 브레이크
B 시프팅 부재 또는 클러치 또는 브레이크
C 시프팅 부재 또는 클러치 또는 브레이크
D 시프팅 부재 또는 클러치 또는 브레이크
E 시프팅 부재 또는 클러치 또는 브레이크
P 펌프
PS 주차 브레이크 장치
WK 컨버터 로크업 클러치
K 냉각 장치
S 검출 장치
I 1차 유압 회로
II 2차 유압 회로
III 3차 유압 회로
p_해제 해제를 위한 주차 브레이크 압력
p_체결 체결을 위한 주차 브레이크 압력
p_토출 펌프의 토출측 압력
p_흡입 펌프의 흡입측 압력
p-제어펌프 펌프의 유압 제어를 위한 압력
p-냉각장치를 향해 냉각 장치에서의 압력
p-냉각장치로부터 냉각 장치 이후의 압력

Claims (12)

  1. 변속기 구성 부품의 공급을 위한 1차 유압 회로(I)와, 변속기 구성 부품의 윤활 및 냉각을 위한 2차 유압 회로(II)와, 이들 유압 회로(I, II)에서 이송 용적 흐름을 생성하기 위한, 변경 가능한 이송 용적 흐름을 갖는 제어 펌프로서 형성된 하나 이상의 펌프(P)를 구비한, 차량 자동 변속기의 유압 공급 장치에 있어서,
    펌프(P)의 필요한 이송 용적 흐름을 조절하기 위해 2차 유압 회로(II)에서 현재의 유압 매체 용적 흐름을 검출하는 검출 장치(S)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 검출 장치(S)는 2차 유압 회로(II)에서 각각 현재의 유압 매체 용적 흐름을 검출하는 용적 흐름 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 검출 장치(S)는 유압 매체 용적 흐름에 따라 규정된 변수를 검출하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서, 2차 유압 회로(II)에서는 2차 유압 회로(II)의 압력(p_vK, p_nK)을 검출하는 압력 센서가 제공된 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 검출 장치(S)는 2차 유압 회로(II)에서 유동 방향으로 냉각 장치(K)의 후방에 배치된 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 펌프는 제어 압력(P_제어펌프)을 통해 조절 가능한 유압 제어 메커니즘을 구비하는 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 펌프(P)의 제어를 위해, 2차 유압 회로(II)에서 검출된 용적 흐름에 따라 그리고 결정된 용적 흐름 수요에 따라 비례 밸브를 통해 펌프(P)에서의 이송 용적 흐름의 제어가 이루어지게 하는 전기 제어부가 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서, 용적 흐름 수요는 특성맵에 따라 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 유압 공급 장치.
  9. 차량의 자동 변속기에서 유압 공급 장치의 펌프를 제어하는 방법에 있어서,
    변속기 구성 부품의 윤활 및 냉각을 위해 2차 유압 회로(II)에서 각각 현재의 유압 매체 용적 흐름이 검출되고, 자동 변속기의 현재의 작동 영역에 대해 특성맵으로부터 용적 흐름 수요가 결정되며, 펌프(P)의 이송 용적 흐름은 결정된 용적 흐름 수요에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는, 펌프 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 결정된 용적 흐름 수요가 2차 유압 회로(II)에서 검출된 용적 흐름보다 더 작은 경우, 2차 유압 회로(II)에서 용적 흐름은 적어도 일시적으로 감소되거나 차단되는 것을 특징으로 하는, 펌프 제어 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 결정되거나 특성맵에 의해 목표 변수로서 설정된 용적 흐름 수요가 2차 유압 회로(II)에서 검출된 용적 흐름보다 더 높은 경우, 2차 유압 회로(II)에서는 공급 부족이 인식되는 것을 특징으로 하는, 펌프 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 공급 부족이 인식되면, 변속기 제어부를 통한 회전 속도 제한 또는 토크 관여가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 펌프 제어 방법.
KR1020177018010A 2014-12-04 2015-11-02 유압 공급 장치 및 제어 방법 KR20170092625A (ko)

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