KR101326396B1

KR101326396B1 - 자동 변속기용 제어 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR101326396B1
Application number: KR1020117022692A
Authority: KR
Inventors: 다쯔야 사하시; 신이찌로오 무라까미; 마사끼 니시데; 다쯔야 오오바
Original assignee: 아이신에이더블류 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2013-11-11
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: CN102369374B; JP5273109B2; JP2011075099A; US20120010794A1; KR20110131251A; EP2384404B1; WO2011027527A1; US8538647B2; EP2384404A1; CN102369374A

Abstract

자동 변속기를 제어하는 조작에서, 정상 작동시 각각의 변속단에서 어떠한 마찰식 결합 요소도 미끄러지지 않도록, 또한 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우에, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져 변속단 중 하나가 달성되도록, 정상 작동시 각각의 유압 서보를 위한 결합 압력이 결정된다. 이 제어 조작에서, 변속 조작 후 기어비가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단의 기어비인 고장 상태의 검출시, 미끄러지는 마찰식 결합 요소가 결합 해제되고, 달성되는 변속단과는 상이한 변속단이 일시적으로 유지된다.

Description

자동 변속기용 제어 장치 및 그 제어 방법 {CONTROL APPARATUS FOR AUTOMATIC TRANSMISSION AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 예컨대 차량 등에 장착되는 자동 변속기용 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 정상 작동시 각각의 변속단에서 어떠한 마찰식 결합 요소도 미끄러지지 않도록, 그리고 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져, 변속단 중 하나가 달성되도록 구조화된, 자동 변속기용 제어 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 차량 등에 장착되는 다단 자동 변속기에서, 정상 작동시 결합되는 마찰식 결합 요소(클러치 및 브레이크)에 더하여 선형 솔레노이드 밸브가 꺼지지 않을 수 있다. 이 경우에, 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합될 수 있다. 이들 마찰식 결합 요소 모두가 동시에 결합되면, 자동 변속기는 정지(stall)될 수 있다. 따라서, 마찰식 결합 요소의 이러한 동시 결합을 방지하기 위한 밸브[이른바 차단 밸브]가 전형적으로 제공된다. 차단 밸브는 이들 마찰식 결합 요소의 결합 압력이 동시에 인가될 때 하나의 마찰식 결합 요소의 결합 압력을 차단함으로써 마찰식 결합 요소의 동시 결합을 방지한다.

그러나, 차량 등의 개선된 연료 소비를 위해 자동 변속기의 단의 수가 증가되기 때문에, 다수의 마찰식 결합 요소가 요구되고, 따라서 다수의 차단 밸브가 요구된다. 이는 콤팩트한 자동 변속기의 구현 및 비용 절감을 방해할 수 있다.

따라서, 정상 작동시 결합되는 마찰식 결합 요소의 결합 압력을 낮은 압력으로 미리 설정하는 것이 제안되었다. 따라서, 정상 작동시 결합되는 마찰식 결합 요소의 결합 압력은 마찰식 결합 요소의 토크 분배에 기초하여 계산되어, 마찰식 결합 요소는 정상 작동시 각각의 변속단에서 미끄러짐 없이 결합된다. 예를 들어 임의의 선형 솔레노이드 밸브가 꺼지지 않고, 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되면, 토크 분배가 변화되고, 마찰식 결합 요소 중 하나가 구동원의 구동력 및 구동 휠의 구동력으로 인해 미끄러져, 변속단 중 하나가 달성된다[따라서 정지된 상태가 방지됨]. (PCT 국제특허출원 공보 제WO/2009/084294호 참조)

PCT 국제특허출원 공보 제WO/2009/084294호에서, 예를 들어 임의의 선형 솔레노이드 밸브가 실제로 꺼지지 않고, 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되면, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러진다. 즉, 마찰식 결합 요소 내의 동력-전달 결합 요소 및 마찰식 결합 요소 내의 동력-수용 결합 요소가 서로 마찰식으로 미끄러진다. 이 상태가 장시간 지속되면, 마찰식으로 미끄러지는 마찰식 결합 요소는 내구성 면에서 바람직하지 않은 열을 발생시킨다.

본 발명은, 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우에, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져, 변속단 중 하나가 달성되고, 미끄러지는 마찰식 결합 요소가 보호될 수 있는, 자동 변속기용 제어 장치 및 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 태양(예컨대, 도 1 내지 도 7 참조)은 자동 변속기용 제어 장치에 관한 것이다. 제어 장치는 복수의 마찰식 결합 요소의 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력을 조절 및 제어하기 위한 복수의 압력 조절 솔레노이드 밸브를 제어한다. 제어 장치는 또한 정상 작동시 각각의 변속단에서 어떠한 마찰식 결합 요소도 미끄러지지 않도록, 그리고 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우에, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져 변속단 중 하나가 달성되도록, 정상 작동시 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력을 결정한다. 제어 장치는 기어비가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단의 기어비일 때 고장을 검출하는 고장 검출부; 및 고장 검출부가 고장을 검출할 때, 미끄러지는 마찰식 결합 요소를 결합 해제시키고 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시키는 변속단 유지부를 포함한다.

이 제어 장치에서, 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우에, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져, 변속단 중 하나가 달성된다. 고장 검출부에 의해 고장이 검출될 때, 변속단 유지부는 미끄러지는 마찰식 결합 요소를 결합 해제시키고, 선택된 변속단과는 상이한 변속단을 유지시킨다. 이는 미끄러지는 마찰식 결합 요소가 장시간 동안 마찰식으로 미끄러지지 못하게 막을 수 있어, 이 마찰식 결합 요소를 보호할 수 있다.

제어 장치(예컨대, 도 4 내지 도 6 참조)는 미리 결정된 조건에 기초하여, 변속단 유지부에 의해 유지되는 변속단을 해제시키는 변속단 해제부를 더 포함할 수 있다.

이 제어 장치에 따르면, 변속단 해제부는 미리 결정된 조건에 기초하여, 변속단 유지부에 의해 유지되는 변속단을 해제시킨다. 따라서, 일시적 오작동으로 인해 변속단 유지부에 의해 변속단이 유지되더라도, 변속단 해제부는 변속 조작을 또다시 시도하기 위해 유지된 변속단을 해제시킬 수 있다. 즉, 일시적 오작동으로 인해 고장 검출부에 의해 고장이 검출되면, 변속 제어는 정상 변속 제어로 복귀될 수 있다.

제어 장치(예컨대, 도 4 내지 도 6 참조)에서, 미리 결정된 조건은 미리 결정된 시간이 경과되었다는 것일 수 있다.

이 제어 장치에 따르면, 변속단 유지부에 의해 유지되는 변속단을 해제시키기 위한 미리 결정된 조건은 미리 결정된 시간이 경과되었다는 것이다. 따라서, 미끄러짐으로 인해 발생된 열을 갖는 마찰식 결합 요소가 충분히 냉각될 수 있고, 보호될 수 있다.

제어 장치(예컨대, 도 4 참조)는 주행 상황에 기초하여, 정상 작동시 달성되는 변속단을 필요한 대로 선택하는 변속단 선택부를 더 포함할 수 있다. 이 제어 장치에서, 미리 결정된 조건은 변속단 선택부에 의해 선택되는 변속단이 유지된 변속단과 일치한다는 것일 수 있다.

이 제어 장치에 따르면, 변속단 유지부에 의해 유지되는 변속단을 해제시키기 위한 미리 결정된 조건은 변속단 선택부에 의해 선택되는 변속단이 유지된 변속단과 일치한다는 것이다. 따라서, 변속 제어는 정상 변속 제어로 복귀된다. 이 경우에, 미끄러짐으로 인해 발생된 열을 갖는 마찰식 결합 요소가 급속히 재결합될 가능성이 없어, 이 마찰식 결합 요소가 보호될 수 있다.

제어 장치(예컨대, 도 4 참조)에서, 미리 결정된 조건은 차량의 정지가 검출된다는 것일 수 있다.

이 제어 장치에 따르면, 변속단 유지부에 의해 유지되는 변속단을 해제시키기 위한 미리 결정된 조건은 차량의 정지가 검출된다는 것이다. 따라서, 재결합되더라도 미끄러짐으로 인해 발생된 열을 갖는 마찰식 결합 요소는 회전하지 않는다. 따라서, 이 마찰식 결합 요소는 마찰식으로 미끄러지지 않아, 이 마찰식 결합 요소는 보호될 수 있다.

제어 장치(예컨대, 도 4 내지 도 7 참조)는 변속단 유지부가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시킬 때마다 카운터를 증가시키는 카운터부; 및 카운터부에 의해 계수되는 카운터가 미리 결정된 값에 도달할 때, 제어 장치의 제어 조작을 비상 안전 제어를 수행하기 위해 비상 모드로 전환하는 비상 제어부를 더 포함할 수 있다.

이 제어 장치에 따르면, 카운터부는 변속단 유지부가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시킬 때마다 카운터를 증가시킨다. 카운터가 미리 결정된 값에 도달할 때, 비상 제어부는 비상 안전 제어를 수행하기 위해 비상 모드로 제어 장치의 제어 조작을 전환한다. 따라서, 일시적 오작동이 아닌 영구적 고장 상태의 경우에 작동 상태는 비상 안전 상태로 전환될 수 있다.

제어 장치(예컨대, 도 4 내지 도 7 참조)에서, 비상 모드는 차량 속도가 미리 결정된 값 이하가 될 때까지 달성되는 변속단과는 상이한 변속단이 유지되는 모드일 수 있다.

이 제어 장치에 따르면, 비상 모드는 차량 속도가 미리 결정된 값 이하가 될 때까지 달성되는 변속단과는 상이한 변속단이 유지되는 모드이다. 이는 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소의 결합에 기인하는 정지된 상태를 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 예를 들어, 차량 속도가 미리 결정된 값 이하가 될 때, 자동 변속기는, 달성되는 수 있고 차량을 출발시킬 수 있는 낮은 변속단으로 변속된다. 따라서, 차량은 비상 모드에서도 재출발될 수 있다.

제어 장치(예컨대, 도 4 및 도 5 참조)는 변속단 유지부가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시킬 때, 구동원의 과회전이 발생할지 아닐지를 결정하는 과회전 결정부; 및 과회전 결정부가 구동원의 과회전이 발생할 것으로 결정할 때, 자동 변속기를 중립 상태로 변속시키도록 복수의 압력 조절 솔레노이드 밸브를 제어하는 과회전 방지부를 더 포함할 수 있다.

이 제어 장치에 따르면, 과회전 결정부가 구동원의 과회전이 발생할 것으로 결정하면, 변속단 유지부가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시킬 때, 과회전 방지부는 자동 변속기를 중립 상태로 변속시키도록 복수의 압력 조절 선형 솔레노이드 밸브를 제어한다. 이는 구동원의 과회전을 방지할 수 있어, 구동원을 보호할 수 있다.

본 발명의 제2 태양(예컨대, 도 1 내지 도 7 참조)은 자동 변속기를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 제어 방법에서, 복수의 마찰식 결합 요소의 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력을 조절 및 제어하기 위한 복수의 압력 조절 솔레노이드 밸브가 제어된다. 정상 작동시 각각의 변속단에서 어떠한 마찰식 결합 요소도 미끄러지지 않도록, 또한 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우에, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져 변속단 중 하나가 달성되도록, 정상 작동시 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력이 결정된다. 이 제어 방법은 기어비가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단의 기어비일 때 고장을 검출하는 단계; 및 고장이 검출될 때, 미끄러지는 마찰식 결합 요소를 결합 해제시키고, 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 특징, 이점, 및 기술적 및 산업적 중요성이 동일 도면 부호가 동일 요소를 가리키는 첨부 도면을 참조하여 다음의 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 자동 변속기를 도시한 단선도(skeleton diagram)이다.
도 2는 도 1에 도시된 자동 변속기의 작동 테이블이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 자동 변속기용 유압 제어 장치를 도시한 개략적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기용 제어 장치를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변속단 유지 제어 및 비상 제어를 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변속단 유지 제어를 도시한 타이밍 차트이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 비상 제어를 도시한 타이밍 차트이다.

본 발명의 일 실시예가 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명될 것이다.

자동 변속기의 일반적 구조

우선, 본 발명이 적용될 수 있는 자동 변속기(3)의 일반적 구조가 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 자동 변속기(3)는 구동원(도 4 참조)으로서의 엔진(2)에 연결될 수 있는 자동 변속기 입력 샤프트(8)를 구비하고, 입력 샤프트(8)의 축방향 주위에 제공되는 토크 컨버터(4) 및 자동 변속 기구(5)를 포함한다. 예컨대 FF(프론트 엔진, 프론트 드라이브)식 차량에 자동 변속기(3)를 사용하는 것이 바람직하다.

토크 컨버터(4)는 자동 변속기(3)의 입력 샤프트(8)에 연결되는 펌프 임펠러(4a), 및 펌프 임펠러(4a)의 회전이 작동 유체를 통해 전달되는 터빈 러너(4b)를 구비한다. 터빈 러너(4b)는 자동 변속 기구(5)의 입력 샤프트(10)에 연결된다. 입력 샤프트(10)는 입력 샤프트(8)와 동축으로 제공된다. 토크 컨버터(4)는 록업 클러치(7)를 구비한다. 록업 클러치(7)가 결합될 때, 자동 변속기(3)의 입력 샤프트(8)의 회전은 자동 변속 기구(5)의 입력 샤프트(10)에 직접 전달된다.

자동 변속 기구(5)은 입력 샤프트(10) 상에 유성 기어(SP) 및 유성 기어 유닛(PU)을 구비한다. 유성 기어(SP)는 태양 기어(S1), 캐리어(CR1), 및 링 기어(R1)를 포함한다. 캐리어(CR1)는 태양 기어(S1) 및 링 기어(R1)와 치합되는 피니언(P1)을 구비한다. 유성 기어(SP)는 이른바 단일-피니언 유성 기어이다.

유성 기어 유닛(PU)은 4개의 회전 요소로서 태양 기어(S2), 태양 기어(S3), 캐리어(CR2), 및 링 기어(R2)를 구비한다. 캐리어(CR2)는 긴 피니언(PL) 및 짧은 피니언(PS)을 구비하되, 긴 피니언(PL)과 짧은 피니언(PS)이 서로 치합되도록 구비한다. 긴 피니언(PL)은 태양 기어(S2) 및 링 기어(R2)와 치합되고, 짧은 피니언(PS)은 태양 기어(S3)와 치합된다. 유성 기어 유닛(PU)은 이른바 라비뇨(Ravigneaux)형 유성 기어 유닛이다.

유성 기어(SP)의 태양 기어(S1)는 변속기 케이스(9)에 일체로 고정되는, 도시되지 않은 보스 부분에 연결되어, 태양 기어(S1)는 정지되어 유지된다. 링 기어(R1)의 회전은 입력 샤프트(10)의 그것과 동일하다(이하 "입력 회전"으로 지칭함). 입력 회전은 정지 태양 기어(S1) 및 입력 회전을 제공하는 링 기어(R1)에 의해 감속되어, 캐리어(CR1)는 감소된 회전을 제공한다. 캐리어(CR1)는 클러치(C-1)(마찰식 결합 요소) 및 클러치(C-3)(마찰식 결합 요소)에 연결된다.

밴드 브레이크에 의해 형성되는 브레이크(B-1)(마찰식 결합 요소)에 유성 기어 유닛(PU)의 태양 기어(S2)가 연결되기 때문에, 태양 기어(S2)는 변속기 케이스(9)에 고정될 수 있다. 게다가, 태양 기어(S2)가 또한 클러치(C-3)에 연결되기 때문에, 캐리어(CR1)의 감소된 회전은 클러치(C-3)를 통해 태양 기어(S2)에 입력될 수 있다. 태양 기어(S3)가 클러치(C-1)에 연결되기 때문에, 캐리어(CR1)의 감소된 회전은 클러치(C-1)를 통해 태양 기어(S3)에 입력될 수 있다.

또한, 캐리어(CR2)는 입력 샤프트(10)의 회전을 수용하는 클러치(C-2)(마찰식 결합 요소)에 연결된다. 따라서, 입력 회전은 클러치(C-2)를 통해 캐리어(CR2)에 입력될 수 있다. 캐리어(CR2)는 또한 일방향 클러치(F-1) 및 브레이크(B-2)(마찰식 결합 요소)에 연결된다. 따라서, 변속기 케이스(9)에 대한 일 방향으로의 캐리어(CR2)의 회전은 일방향 클러치(F-1)를 통해 제한되고, 캐리어(CR2)는 브레이크(B-2)를 통해 정지되어 유지될 수 있다. 링 기어(R2)는 카운터 기어(11)에 연결된다. 카운터 기어(11)는 도시되지 않은 카운터샤프트 및 차동 유닛을 통해 구동 휠에 연결된다.

클러치(C-1 내지 C-3), 브레이크(B-1 내지 B-2), 및 일방향 클러치(F-1)는 제1 전진단 내지 제6 전진단 및 후진단에서 도 2의 작동 테이블에 도시된 바와 같이 작동한다. 따라서, 전술된 바와 같이 구조화된 자동 변속기(3)는 각각의 변속단의 기어비를 만족스러운 단 비율(step ratio)로 달성한다. 변속 제어는 복수의 클러치(C-1 내지C-3) 및 브레이크(B-1 내지 B-2)의 결합/결합 해제 상태를 변화시킴으로써 수행된다. 제1 전진단(즉, 낮은 변속단)에서의 구동 중을 제외하고, 클러치(C-1 내지 C-3) 및 브레이크(B-1 내지 B-2) 중 2개는 각각의 변속단을 달성하기 위해 결합된다.

유압 제어 장치의 일반적 구조

본 발명에 따른 자동 변속기용 유압 제어 장치(20)가 도 3을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 유압 제어 장치(20)는 예컨대 라인 압력(P_L)을 조절 및 생성하기 위한 라인 압력 조절부(21)로서, 입력 샤프트(8)에 결합되고 이것에 의해 구동되는 오일 펌프(O/P)(22), 1차 조절기 밸브(23), 및 선형 솔레노이드 밸브(SLT)를 포함한다. 오일 펌프(22)는 오일 통로(a1, a2)를 통해 1차 조절기 밸브(23)의 압력 조절 포트(23b)에 연결된다. 1차 조절기 밸브(23)는 스풀(23p), 스풀(23p)을 도면에서 상향으로 편향시키기 위한 스프링(23s), 유압 오일 챔버(23a), 압력 조절 포트(23b), 피드백 오일 챔버(23c), 및 배출 포트(23d)를 구비한다. 유압 오일 챔버(23a)는 오일 통로(h1)를 통해 선형 솔레노이드 밸브(SLT)의 출구 포트(SLTb)에 연결된다. 피드백 오일 챔버(23c)는 오일 통로(a2, a3, a4)를 통해 압력 조절 포트(23b)에 연결된다.

반면에, 선형 솔레노이드 밸브(SLT)는 전류가 공급되지 않을 때 출력을 갖지 않는 상시 개방형이다. 선형 솔레노이드 밸브(SLT)는 입구 포트(SLTa) 및 출구 포트(SLTb)를 구비한다. 도시되지 않은 모듈레이터 밸브에 의해 미리 결정된 값으로 감소된 라인 압력(P_L)인 모듈레이터 압력(P_MOD)이 입구 포트(SLTa)에 인가된다. 선형 솔레노이드 밸브(SLT)는 출구 포트(SLTb)로부터 조절된 SLT 압력(PSLT)을 출력한다. 선형 솔레노이드 밸브(SLT)는 예컨대 스로틀 개도에 따라, 입력 포트(SLTa) 및 출구 포트(SLTb)가 서로 연통되는 양을 증가시킨다.

즉, 오일 펌프(22)에서 생성된 오일 압력이 1차 조절기 밸브(23)의 피드백 오일 챔버(23c)에 인가되고, 스풀(23p)을 도면에서 하향으로 가압시켜, 압력 조절 포트(23b) 및 배출 포트(23d)가 서로 연통되고, 오일 압력이 배출 포트(23d)로부터 배출된다. 따라서, 특히 SLT 압력(PSLT)이 유압 오일 챔버(23a)에 인가되지 않을 때, 오일 통로(a5)로 출력될 라인 압력(P_L)은 최저값으로 조절된다. 선형 솔레노이드 밸브(SLT)로부터 유압 오일 챔버(23a)에 인가되는 SLT 압력(PSLT)이 스로틀 개도의 증가에 따라 증가되면, SLT 압력(PSLT)은 스풀(23p)을 도면에서 상향으로 가압시켜, 압력 조절 포트(23b) 및 배출 포트(23d)는 점차 폐쇄되고, 오일 통로(a5)로 출력될 라인 압력(P_L)이 증가된다. 배출 포트(23d)는 도시되지 않은 2차 조절기 밸브의 압력 조절 포트에 연결되고, 2차 조절기 밸브에 의해 조절되는 2차 압력은 토크 컨버터(4)용 순환 압력, 록업 클러치(7)용 결합 압력, 윤활 압력 등으로서 사용되는 것을 알아야 한다.

이렇게 라인 압력 조절부(21)에 의해 조절된 라인 압력(P_L)은 오일 통로(a5) 및 오일 통로(a6)를 통해 수동 변속 밸브(25)의 입력 포트(25a)에, 그리고 오일 통로(a7)를 통해, 후술되는 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)의 입구 포트(SLC3a)에 공급된다. 수동 변속 밸브(25)의 입구 포트(25a)에 공급된 라인 압력(P_L)은 운전자가 도시되지 않은 변속 레버를 D 범위[즉, 주행 범위(drive range)]로 작동시킬 때 출구 포트(25b)로부터 전진 범위(forward range) 압력(PD)으로서 오일 통로(b1)로 출력된다. 이렇게 오일 통로(b1)로 출력된 전진 범위 압력(PD)은 오일 통로(b2)를 통해 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)의 입구 포트(SLC1a)에, 오일 통로(b3)를 통해 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)의 입구 포트(SLB1a)에, 그리고 오일 통로(b4)를 통해 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)의 입구 포트(SLC2a)에 공급된다.

압력 조절 솔레노이드 밸브로서의 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)는 전류가 공급되지 않을 때 출력을 갖지 않는 상시 폐쇄형이다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)는 입구 포트(SLC1a), 출구 포트(SLC1b), 및 피드백 포트(SLC1c)를 구비한다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)는 전진 범위 압력(PD)을 조절 및 제어하고, 제어 압력(PSLC1)[즉, 결합 압력(PC1)]을 출구 포트(SLC1b)로부터 오일 통로(c1)를 통해 유압 서보(31)로 출력한다. 피드백 포트(SLC1c)는 오일 통로(c2)를 통해 제어 압력(PSLC1)을 귀환시키도록 사용된다.

즉, 전류가 공급되지 않을 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)는 입구 포트(SLC1a)와 출구 포트(SLC1b)를 서로 분리시킨다. 따라서, 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)는 출력을 갖지 않는다. 후술되는 제어 유닛(ECU)(50)으로부터의 명령값에 기초하여 전류가 공급될 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)는 명령값에 따라, 입구 포트(SLC1a) 및 출구 포트(SLC1b)가 서로 연통되는 양(개방량)을 증가시킨다. 즉, 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)는 명령값에 따라 결합 압력(PC1)을 출력할 수 있다. 클러치(C-1)는 유압 서보(31)로부터 공급되거나 제거되는 결합 압력(PC1)에 의해 결합되거나 결합 해제된다.

압력 조절 솔레노이드 밸브로서의 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)는 전류가 공급되지 않을 때 출력을 갖지 않는 상시 폐쇄형이다. 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)는 입구 포트(SLB1a), 출구 포트(SLB1b), 및 피드백 포트(SLB1c)를 구비한다. 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)는 전진 범위 압력(PD)을 조절 및 제어하고, 제어 압력(PSLB1)[즉, 결합 압력(PB1)]을 출구 포트(SLB1b)로부터 오일 통로(d1)를 통해 유압 서보(35)로 출력한다. 피드백 포트(SLB1c)는 오일 통로(d2)를 통해 제어 압력(PSLB1)을 귀환시키도록 사용된다.

즉, 전류가 공급되지 않을 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)는 입구 포트(SLB1a)와 출구 포트(SLB1b)를 서로 분리시킨다. 따라서, 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)는 출력을 갖지 않는다. ECU(50)로부터의 명령값에 기초하여 전류가 공급될 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)는 명령값에 따라, 입구 포트(SLB1a) 및 출구 포트(SLB1b)가 서로 연통되는 양(개방량)을 증가시킨다. 즉, 선형 솔레노이드 밸브(SLB1)는 명령값에 따라 결합 압력(PB1)을 출력할 수 있다. 브레이크(B-1)는 유압 서보(35)에 공급되거나 그로부터 제거되는 결합 압력(PB1)에 의해 결합되거나 결합 해제된다.

압력 조절 솔레노이드 밸브로서의 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 전류가 공급되지 않을 때 출력을 갖는 상시 개방형이다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 입구 포트(SLC2a), 출구 포트(SLC2b), 및 피드백 포트(SLC2c)를 구비한다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 전진 범위 압력(PD)을 조절 및 제어하고, 제어 압력(PSLC2)을 결합 압력(PC2)으로서 출구 포트(SLC2b)로부터 오일 통로(e1), 후술되는 C2 릴레이 밸브(24), 및 오일 통로(e3)를 통해 유압 서보(32)로 출력한다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 또한 제어 압력(PSLC2)을 결합 압력(PB2)으로서 출구 포트(SLC2b)로부터 오일 통로(e1), 후술되는 C2 릴레이 밸브(24), 및 오일 통로(e4)를 통해 유압 서보(36)로 출력한다. 피드백 포트(SLC2c)는 오일 통로(e2)를 통해 제어 압력(PSLC2)을 귀환시키도록 사용된다.

즉, 전류가 공급되지 않을 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 입구 포트(SLC2a)와 출구 포트(SLC2b)가 서로 연통될 수 있게 한다. 따라서, 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 출력을 갖는다. ECU(50)로부터의 명령값에 기초하여 전류가 공급될 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 명령값에 따라, 입구 포트(SLC2a) 및 출구 포트(SLC2b)가 서로 연통되는 양을 감소시킨다. 즉, 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)는 명령값에 따라 결합 압력(PC2) 또는 결합 압력(PB2)을 출력할 수 있다. 클러치(C-2) 또는 브레이크(B-2)는 유압 서보(32) 또는 유압 서보(36)에 공급되거나 그로부터 제거되는 결합 압력(PC2) 또는 결합 압력(PB2)에 의해 결합되거나 결합 해제된다.

오일 통로(e1)와 오일 통로(e3 또는 e4) 사이에 개재되는 C2 릴레이 밸브(24)는 스풀(24p), 스풀(24p)을 도면에서 하향으로 편향시키기 위한 스프링(24s), 유압 오일 챔버(24a), 오일 통로(e1)에 연결되는 입구 포트(24b), 오일 통로(e3)에 연결되는 출구 포트(24c), 및 오일 통로(e4)에 연결되는 출구 포트(24d)를 구비한다.

솔레노이드 밸브(V1)는 전류가 공급되지 않을 때 출력을 갖는 상시 개방형이다. 솔레노이드 밸브(V1)는 입구 포트(V1a) 및 출구 포트(V1b)를 구비한다. 모듈레이터 압력(P_MOD)은 도시되지 않은 모듈레이터 밸브로부터 입구 포트(V1a)에 인가된다. 출구 포트(V1b)는 오일 통로(f1)를 통해 C2 릴레이 밸브(24)의 유압 오일 챔버(24a)에 연결된다. 정상 작동 중, 솔레노이드 밸브(V1)는 작동되어 출력을 갖지 않는다. 브레이크(B-2)가 결합될 때(즉, 제1 전진단에서의 엔진 브레이킹 중, 또는 후진 중), 솔레노이드 밸브(V1)는 차단되어 신호 압력(PS1)을 출력한다.

즉, 정상 작동 중, C2 릴레이 밸브(24)는 스프링(24s)의 편향력에 기초하여, 도면에서 좌측 위치에 위치된다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)가 제어 압력(PSLC2)을 출력할 때, C2 릴레이 밸브(24)는 제어 압력(PSLC2)을 결합 압력(PC2)으로서 출력 포트(24c)로부터 유압 서보(32)로 출력한다. 솔레노이드 밸브(V1)가 ECU(50)의 명령값에 기초하여 꺼진 때, 유압 오일 챔버(24a)에 인가되는 신호 압력(PS1)은 스프링(24c)의 편향력보다 커지고, C2 릴레이 밸브(24)는 도면에서 우측 위치로 이동된다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC2)가 이 상태에서 제어 압력(PSLC2)을 출력할 때, C2 릴레이 밸브(24)는 제어 압력(PSLC2)을 결합 압력(PB2)으로서 출력 포트(24d)로부터 유압 서보(36)로 출력한다.

반면에, 압력 조절 솔레노이드 밸브로서의 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)는 전류가 공급되지 않을 때 출력을 갖는 상시 개방형이다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)는 입구 포트(SLC3a), 출구 포트(SLC3b), 및 피드백 포트(SLC3c)를 구비한다. 오일 통로(a7)는 입구 포트(SLC3a)에 연결되고, 라인 압력(P_L)은 입구 포트(SLC3a)에 인가된다. 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)는 라인 압력(P_L)을 조절 및 제어하고, 제어 압력(PSLC3)을 결합 압력(PC3)으로서 출구 포트(SLC3b)로부터 오일 통로(g1)를 통해 유압 서보(33)로 출력한다. 피드백 포트(SLC3c)는 오일 통로(g2)를 통해 제어 압력(PSLC3)[즉, 결합 압력(PC3)]을 귀환시키도록 사용된다.

즉, 전류가 공급되지 않을 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)는 입구 포트(SLC3a)와 출구 포트(SLC3b)가 서로 연통될 수 있게 한다. 따라서, 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)는 출력을 갖는다. ECU(50)으로부터의 명령값에 기초하여 전류가 공급될 때, 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)는 명령값에 따라, 입구 포트(SLC3a) 및 출구 포트(SLC3b)가 서로 연통되는 양을 감소시킨다. 즉, 선형 솔레노이드 밸브(SLC3)는 명령값에 따라 결합 압력(PC3)을 출력할 수 있다. 클러치(C-3)는 유압 서보(33)에 공급되거나 그로부터 제거되는 결합 압력(PC3)에 의해 결합되거나 결합 해제된다.

각각의 선형 솔레노이드 밸브(SLC1, SLC2, SLC3, SLB1) 및 솔레노이드 밸브(V1)의 전류 공급 상태는 ECU(50)의 명령에 기초하여 제어되어, 전술된 바와 같이 구조화된 유압 제어 장치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전진단 내지 제6 전진단 및 후진단의 각각의 결합 상태를 달성한다.

자동 변속기용 제어 장치의 구조

본 발명의 주요 부품인 자동 변속기용 제어 장치(1)가 도 4를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 자동 변속기용 제어 장치(1)는 제어 유닛(ECU)(50)을 구비한다. 액셀러레이터 개도 센서(81), 출력 샤프트 회전 속도(차량 속도) 센서(82), 입력 샤프트 회전 속도 센서(83) 등이 ECU(50)에 연결된다. ECU(50)는 오일 압력 명령 제어부(51); 변속 맵을 갖는 변속단 선택부(52); 기어비 결정부(54)를 구비한 고장 검출부(53); 결합 해제 제어부(56)를 구비한 변속단 유지부(55); 변속단 해제부(57); 과회전 방지부(60); 과회전 결정부(61); 비상 제어부(65); 및 카운터부(66)를 포함한다.

자동 변속기용 제어 장치의 기능

자동 변속기용 제어 장치(1)는 예컨대 점화 스위치(IG)(미도시)가 작동될 때 ECU(50)의 제어를 시작한다(도 5의 S101). 우선, 카운터부(66)가 고장 검출 카운터를 0으로 소거한다(도 5의 S102). 고장 검출 카운터는 추후에 상세히 설명될 것이다.

예를 들어, 도시되지 않은 변속 레버가 정상 작동시 D 범위에 있으면, 변속단 선택부(52)는 액셀러레이터 개도 센서(81)에 의해 검출되는 액셀러레이터 개도(THd) 및 출력 샤프트 회전 속도 센서(82)에 의해 검출되는 출력 샤프트[본 실시예에서, 카운터 기어(11)]의 회전 속도(Nout)[즉, 차량 속도(V)]에 기초하여(즉, 주행 상황에 기초하여) 변속 맵을 참조함으로써, 최적의 변속단을 필요한 대로 선택한다. 변속단 선택부(52)는 선택된 변속단이 달성되도록 명령을 오일 압력 명령 제어부(51)에 보낸다. 오일 압력 명령 제어부(51)는 유압 제어 장치(20)의 선형 솔레노이드 밸브(SLC1, SLC2, SLC3, SLB1) 및 솔레노이드 밸브(V1)를 도 2에 도시된 바와 같이 클러치 및 브레이크를 결합되 하거나 결합 해제시키도록 전자적으로 제어한다. 이러한 방식으로 각각의 변속단이 달성된다.

변속 맵에서, 각각의 변속단에 대응하는 변속점(고단 변속점 및 저단 변속점)은 액셀러레이터 개도(THd) 및 출력 샤프트의 회전 속도(Nout)와 관련하여 미리 기록되는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 변속단이 운전자에 의해 변속 레버 등으로 선택될 수 있는 차량에서 운전자가 변속단을 선택하면, 변속단 선택부(52)는 예컨대 운전자에 의해 변속 레버 등으로 선택되는 변속단을 선택한다.

유압 제어 장치(20)의 선형 솔레노이드 밸브(SLC1, SLC2, SLC3, SLB1)에 명령을 보낼 때, 오일 압력 명령 제어부(51)는 예컨대 엔진(2)으로부터의 엔진 토크(즉, 엔진 토크 신호) 입력 및 각각의 변속단(즉, 제1 전진단 내지 제6 전진단)에서의 클러치(C-1 내지 C-3) 및 브레이크(B-1, B-2)의 토크 분배에 기초하여, 클러치(C-1 내지 C-3) 및 브레이크(B-1, B-2)에 의해 전달될 토크의 크기를 계산한다. 오일 압력 명령 제어부(51)는 또한 클러치(C-1 내지 C-3) 및 브레이크(B-1, B-2)의 유압 서보(31, 32, 33, 35, 36)에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력(PC1, PC2, PC3, PB1, PB2)을 계산하여, 토크 용량은 전달될 토크에 안전율(예컨대, 1.1)을 곱한 것과 동일해진다(PCT 국제 특허 출원 공보 제WO/2009/084294호 참조).

따라서, 정상 작동시 각각의 변속단(즉, 제1 전진단 내지 제6 전진단)에서 어떠한 클러치(C-1 내지 C-3) 및 브레이크(B-1, B-2)도 미끄러지지 않는다. 예를 들어, 선형 솔레노이드 밸브(SLC1, SLC2, SLC3, SLB1)가 최고 오일 압력[즉, 라인 압력(P_L)에 대응하는 오일 압력]을 출력하고, 결합 해제되어야 할 클러치(C-1 내지 C-3) 및 브레이크(B-1, B-2) 중 하나가 결합되더라도, 클러치(C-1 내지 C-3) 및 브레이크(B-1, B-2) 중 하나, 즉 결합된 3개의 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러진다. 바꾸어 말하면, 3개의 마찰식 결합 요소의 동시 결합이 방지되고, 정지된 상태가 회피된다.

반면에, 차량이 전술된 바와 같이 변속단 선택부(52)에 의해 선택되는 변속단으로 이동할 때, 기어비 결정부(54)는 입력 샤프트 회전 속도 센서(83)에 의해 검출되는 입력 회전 속도 및 출력 샤프트 회전 속도 센서(82)에 의해 검출되는 출력 샤프트 회전 속도에 기초하여, 필요한 대로 기어비를 계산한다. 고장 검출부(53)는 변속 조작 후 변속단 선택부(52)에 의해 선택되는 변속단과는 상이한 변속단의 기어비가 달성되는 때(즉, 중립 상태가 달성되지 않은 때) 고장 상태를 검출한다(도 5의 S103). 이 고장 상태는, 3개의 마찰식 결합 요소가 동시에 결합되려고 하고 이것들 중 하나가 미끄러지고 있는 상태이다.

선택된 변속단 및 실제 기어비에 의해 얻어진 변속단에 따라, 고장 검출부(53)는 미리-계산된 고장 패턴 데이터를 사용함으로써, 어느 마찰식 결합 요소가 미끄러지고 있고 어느 마찰식 결합 요소가 결합 해제될 수 없는지를 결정할 수 있다(예컨대, PCT 국제 특허 출원 공보 제WO/2009/084294호의 도 7 참조).

고장 검출부(53)가 고장 상태를 검출하면, 결합 해제 제어부(56)는 우선 미끄러지는 마찰식 결합 요소(즉, 마찰식으로 미끄러지는 클러치 또는 브레이크)의 결합 압력을 조절하고 있는 선형 솔레노이드 밸브에 이 마찰식 결합 요소를 결합 해제시키도록 명령을 보낸다. 따라서, 이 마찰식 결합 요소는 결합 해제된다(도 5의 S104).

이어서, 과회전 결정부(61)는 예컨대 현재 상태(선택된 변속단과는 상이한 변속단이 달성되어 있는 상태)의 저단 변속으로 인해, 엔진(2)의 과회전이 발생할지 아닐지를, 또는 엔진(2)의 과회전이 발생하고 있는지 아닌지를 결정한다(도 5의 S105). 과회전 결정부(61)가 과회전이 발생할 것이라고, 또는 과회전이 발생하고 있다고 결정하면[도 5의 S105의 예], 과회전 방지부(60)는 과회전 결정부(61)의 결정에 따라 선형 솔레노이드 밸브(SLC1, SLC2, SLC3, SLB1)에 자동 변속기(3)를 중립 상태로 변속시키도록 중립 명령(N-출력)을 보낸다(도 5의 S106). 과회전 결정부(61)가 과회전이 발생하지 않을 것이라고 또는 발생하고 있지 않다고 결정하면, 제어는 도 5의 단계 S107로 진행된다.

도 5의 단계 S107에서, 도 4의 카운터부(66)는 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치(즉, 미리 결정된 값) 이상인지를 결정한다. 고장 검출 카운터가 단계 S102에서 소거되었기 때문에, 고장 검출 카운터가 0인 것으로 결정되고[도 5의 S107의 아니오], 제어는 단계 S108로 진행되며, 여기에서 고장 검출 카운터가 (+1)만큼 증가된다.

이어서, 변속단 유지부(55)는 선택된 변속단과는 상이한 변속단이 달성되어 있는 현재 상태를 유지시킨다. 즉, 결합 해제될 수 없는 마찰식 결합 요소가 결합되는 변속단이 유지된다(도 5의 S109). 이어서, 변속단 해제부(57)는 이 변속단을 일시적으로 유지시키되, 이 유지된 변속단을 해제시키기 위한 미리 결정된 조건이 만족될 때까지 유지시킨다(도 5의 S110의 아니오). 조건이 만족되면(도 5의 S110의 예), 변속단 해제부(57)는 유지된 변속단을 해제시킨다(도 5의 S111).

유지된 변속단을 해제시키기 위한 조건은 다음의 3가지 조건 중 하나이다: (a) 변속단 유지부(55)가 선택된 변속단과는 상이한 변속단을 유지시키기 시작한 후 미리 결정된 시간(Ta)이 경과되었고; (b) 변속단 선택부(52)에 의해 선택된 변속단이 유지된 변속단과 일치하며; (c) 차량 속도가 0이 된다(즉, 차량이 정지됨).

조건 (a)는, 결합 해제 제어부(56)에 의해 결합 해제되는 마찰식 결합 요소(즉, 마찰식으로 미끄러지는 클러치 또는 브레이크)가 충분히 냉각되고, 마찰식 결합 요소 등이 타는 것이 방지되도록 미리 결정된 시간(Ta) 동안 변속단을 유지시키기 위해 제공된다. 바꾸어 말하면, 조건 (a)는 결합 해제된 마찰식 결합 요소가 급속히 재결합되지 못하게 막기 위해 후속 변속을 억제하도록 제공된다.

조건 (b)는 유지된 변속단이 변속단 선택부(52)에 의해 선택된 변속단과 일치하는 것이다. 따라서, 조건 (b) 하에서, 변속 제어는 정상 자동 변속 제어로 복귀되었고, 결합 해제된 마찰식 결합 요소가 급속히 재결합될 가능성이 없다.

조건 (c)는 차량이 정지되고 출력 샤프트의 회전 속도가 0인 것이다. 따라서, 조건 (c) 하에서, 자동 변속 기구(5)의 회전이 정지되고, 결합 해제된 마찰식 결합 요소가 재결합되더라도 자동 변속기(3)는 회전하지 않는다. 즉, 조건 (c) 하에서 마찰 미끄러짐이 발생하지 않는다.

따라서, 변속단 해제부(57)는 결합 해제 제어부(56)에 의해 결합 해제된 마찰식 결합 요소가 보호될 수 있는 조건이 만족되면, 변속단 유지부(55)에 의해 유지된 변속단을 해제시킨다(도 5의 S111). 이어서, 제어는 단계 S103으로 복귀된다.

이어서, 고장 검출부(53)는 고장을 검출하고(도 5의 S103), 제어는 유사하게 진행되며, 카운터부(66)는 고장 검출 카운터를 증가시킨다(도 5의 S108). 변속단 유지부(55)는 변속단을 유지시키고(도 5의 S109), 변속단 해제부(57)는 유지된 변속단을 해제시킨다(도 5의 S111). 이러한 제어를 미리 결정된 횟수로 반복한 후, 단계 S107에서, 카운터부(66)는 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치(즉, 미리 결정된 값) 이상인지를 결정한다. 비상 제어부(65)는 카운터부(66)의 결정에 따라 비상 제어(즉, 비상 모드)를 시작한다(도 5의 S112).

카운터부(66)가 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치(미리 결정된 값) 이상인 지를 결정하기 전에 점화 스위치(IG)가 꺼질 수 있는 것을 알아야 한다. 바꾸어 말하면, 점화 스위치(IG)는 고장 검출이 수회, 그러나 미리 결정된 횟수 미만으로 일어난 후 꺼질 수 있다. 이 경우에, 전술된 바와 같이, 고장 검출 카운터는 점화 스위치(IG)가 켜진 때 소거된다[즉, 고장 검출 카운터는 점화 스위치 온(ON) 신호가 자동 변속기용 제어 장치(1)에 입력될 때 소거됨](도 5의 S102). 따라서, 작동 모드는 고장 검출이 미리 결정된 횟수로 일어나지 않는 한 즉시 비상 모드로 전환되지 않는다. 따라서, 일시적 오작동으로 인해 고장 검출부(53)에 의해 고장이 검출되면, 변속 제어는 후속하여 정상 변속 제어로 복귀될 수 있다.

반면에, 비상 모드가 시작되면, 비상 제어부(65)는 고장 검출부(53)에 의해 검출되는 고장의 상태에 기초하여, 즉 어느 마찰식 결합 요소가 미끄러지고 있고 어느 마찰식 결합 요소가 결합 해제될 수 없는지에 기초하여, 변속단 유지부(55)에 의해 변속단을 유지시키는 조작과 유사한 조작을 수행한다. 따라서, 비상 제어부(65)는 미끄러지는 마찰식 결합 요소를 결합 해제시키고, 결합 해제될 수 없는 마찰식 결합 요소가 결합되는 변속단을 유지시킨다(도 5의 S113).

비상 제어부(65)는 차량 속도가 미리 결정된 값 Va 이하가 될 때까지 변속단을 계속 유지시킨다(도 5의 S114의 아니오). 차량 속도가 미리 결정된 값 Va 이하가 되면(도 5의 S114의 예), 비상 제어부(65)는 유지된 변속단을 해제시키고, 결합 해제될 수 없는 마찰식 결합 요소를 사용한 변속단으로부터(즉, 가능한 변속단으로부터), 차량을 출발시킬 수 있는 낮은 변속단을 선택하며, 이러한 낮은 변속단으로의 변속 명령을 보내고(도 5의 S115), 이러한 낮은 변속단을 점화 스위치(IG)가 꺼지고 비상 모드가 종료될 때까지 유지시킨다(도 5의 S116). 따라서, 차량은 비상 모드 중 재출발될 수 있고, 최소한의 림프 홈 기능(limp home function)이 보장될 수 있다.

자동 변속기용 제어 장치의 제어 예

자동 변속기용 제어 장치(1)의 제어의 일 예가 도 6 및 도 7의 타이밍 차트를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 예를 들어, 변속단 선택부(52)가 제4 전진단에서의 이동 중 시간(t1)에서 제5 전진단을 선택하면, 오일 압력 명령 제어부(51)가 4-5 고단 변속 명령을 보낸다. 이 경우에, 클러치(C-1)의 결합 압력(PC1)에 대한 오일 압력 명령은 클러치(C-1)를 결합 해제시키기 위해 도 6에 파선으로 도시된 바와 같이 결합 압력(PC1)을 점차 감소시키라는 명령이다. 클러치(C-3)의 결합 압력(PC3)에 대한 오일 압력 명령은 클러치(C-3)를 결합되게 하기 위해 도 6에 실선으로 도시된 바와 같이 결합 압력(PC3)을 점차 증가시키라는 명령이다. 클러치(C-2)의 결합 압력(PC2)에 대한 오일 압력 명령은 클러치(C-2)를 결합된 상태로 유지시키기 위해 도 6에 실선으로 도시된 바와 같이 결합 압력(PC2)을 유지시키라는 명령이다.

예를 들어, 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)가 온 상태에 실패하면(예컨대, 밸브 고착으로 인해), 결합 압력(PC1)은 실제로 감소되지 않고, 도 6에 실선으로 도시된 바와 같이 계속 출력된다. 따라서, 클러치(C-1)는 결합 해제될 수 없어, 결합된 상태로 유지된다. 반면에, 클러치(C-3)의 결합 압력(PC3)은 클러치(C-3)를 결합되게 하기 위해 증가된다. 따라서, 클러치(C-1, C-2, C-3)는 동시에 결합되려고 한다. 이 경우에, 토크 분배의 변화로 인해, 클러치(C-3)는 미끄러지고, 클러치(C-1, C-2)는 결합된 상태로 유지된다. 이러한 고장 모드에서, 변속단은 도 6에 쇄선으로 도시된 바와 같이 선택된 제5 전진단으로 변속되지 않고, 변속 제어는 제4 전진단(즉, 선택된 변속단과는 상이한 변속단)에서 시간(t2)에서 종료된다.

변속 조작 후 시간(t3)에서, 고장 검출부(53)는 고장 상태를 검출하고(도 5의 S103), 결합 해제 제어부(56)는 미끄러지는(마찰식으로 미끄러지는) 클러치(C-3)를 결합 해제시키는 제어 조작을 시작한다(도 5의 S104). 따라서, 도 6에 파선으로 도시된 바와 같이, 클러치(C-3)는 더 이상 마찰식으로 미끄러지지 않고서 즉시 결합 해제된다. 이는 열 발생을 억제하고, 마찰 재료를 보호한다. 시간(t3)에서, 과회전 결정부(61)는 과회전이 발생할 것인지를 결정한다(도 5의 S105). 과회전이 발생하지 않을 것이기 때문에(도 5의 S105의 아니오), 카운터부(66)는 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치 이상인 지를 결정한다(도 5의 S107). 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치 이상이 아니기 때문에(도 5의 S107의 아니오), 카운터부(66)는 고장 검출 카운터를 (+1)만큼 증가시킨다(도 5의 S108). 변속단 유지부(55)는 선택된 제5 전진단에서와는 상이한 제4 전진단이 달성된 현재 상태를 유지시킨다(도 5의 S109). 시간(t3)에서, 변속단 해제부(57)는 미리 결정된 시간(Ta)의 측정을 시작한다.

일단 제4 전진단이 변속단 유지부(55)에 의해 유지되면, 변속단 해제부(57)는 위의 조건 (a) 내지 (c) 중 하나가 만족될 때까지 제4 전진단을 해제하지 않는다. 따라서, 선택된 변속단은 제5 전진단이지만, 제4 전진단이 시간(t4)까지 유지된다[즉, 시간(t4)까지 비상 안전 동작이 수행됨]. 이 예에서, 시간(t4)으로 미리 결정된 시간(Ta)이 경과된다. 즉, 시간(t4)에서 조건 (a)가 만족된다. 따라서, 변속단 해제부(57)는 유지된 제4 전진단을 시간(t4)에서 해제시킨다(도 5의 S110 및 S111의 예).

따라서, 시간(t4)에서, 제4 전진단이 해제되고, 선택된 변속단은 제5 전진단이다. 따라서, 오일 압력 명령 제어부(51)는 시간(t4)에서 또다시 4-5 고단 변속 명령을 보낸다. 예를 들어, 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)가 전술된 고장에서와 같이 온 상태에 실패하면, 클러치(C-1, C-2, C-3)는 전술된 바와 같이 동시에 결합되려고 하여, 클러치(C-3)는 미끄러지고, 클러치(C-1, C-2)는 결합된 상태로 유지된다. 이 고장 모드에서, 변속단은 선택된 제5 전진단으로 변속되지 않고, 변속 제어는 제4 전진단에서 시간(t5)에서 종료된다.

유사하게, 변속 조작 후 시간(t6)에서, 고장 검출부(53)는 고장 상태를 검출하고(도 5의 S103), 결합 해제 제어부(56)는 미끄러지는(마찰식으로 미끄러지는) 클러치(C-3)를 결합 해제시키는 제어 조작을 시작한다(도 5의 S104). 시간(t6)에서, 과회전 결정부(61)는 과회전이 발생할 것인지를 결정한다(도 5의 S105). 과회전이 발생하지 않을 것이기 때문에(도 5의 S105의 아니오), 카운터부(66)는 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치 이상인 지를 결정한다(도 5의 S107). 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치 이상이 아니기 때문에(도 5의 S107의 아니오), 카운터부(66)는 고장 검출 카운터를 (+1)만큼 증가시킨다(도 5의 S108). 변속단 유지부(55)는 선택된 제5 전진단와는 상이한 제4 전진단이 달성된 현재 상태를 유지시킨다(도 5의 S109).

변속단 유지부(55)는 시간(t7)까지 제4 변속단을 유지시킨다. 시간(t7)로 미리 결정된 시간(Ta)이 경과된다. 즉, 시간(t7)에서 조건 (a)가 만족된다. 따라서, 변속단 해제부(57)는 유지된 제4 전진단을 시간(t7)에서 해제시킨다(도 5의 S110 및 S111의 예).

제4 전진단으로부터 제5 전진단으로의 변속 명령을 보내고, 고장 상태를 검출하며, 고장 검출 카운터를 증가시키고, 제4 전진단을 유지시키며, 유지된 제4 전진단을 해제시키는 위의 단계(도 5의 S103 내지 S111)가 미리 결정된 횟수로 반복되면, 고장 검출 카운터는 도 7에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 한계치(즉, 미리 결정된 값)이상이 된다. 이 상태에서, 오일 압력 명령 제어부(51)가 시간(t11)에서 또다시 4-5 고단 변속 명령을 보내고, 예를 들어 선형 솔레노이드 밸브(SLC1)가 전술된 고장에서와 같이 온 상태에 실패하면, 클러치(C-1, C-2, C-3)는 전술된 바와 같이 동시에 결합되려고 하여, 클러치(C-3)는 미끄러지고, 클러치(C-1, C-2)는 결합된 상태로 유지된다. 이 고장 모드에서, 변속단은 제5 전진단으로 변속되지 않고, 변속 제어는 제4 전진단에서 시간(t12)에서 종료된다.

변속 조작 후 시간(t13)에서, 고장 검출부(53)는 고장 상태를 검출하고(도 5의 S103), 결합 해제 제어부(56)는 미끄러지는 클러치(C-3)를 결합 해제시키는 제어 조작을 시작한다(도 5의 S104). 과회전 결정부(61)는 과회전이 발생할 것인지를 결정한다(도 5의 S105). 과회전이 발생하지 않을 것이기 때문에(도 5의 S105의 아니오), 카운터부(66)는 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치 이상인 지를 결정한다(도 5의 S107). 도 7의 상태에서, 고장 검출 카운터는 미리 결정된 한계치이상이다.(도 5의 S107의 예). 따라서, 비상 제어부(65)는 차량 속도(V)가 감속될 때까지 제4 전진단을 영구적으로 유지시키기 위해 카운터부(66)의 결정에 따라 비상 모드를 시작한다[즉, 비상 제어부(65)는 비상 안전 동작으로서 제4 전진단 "4TH"를 유지시킴](도 5의 S113).

변속단 선택부(52)가 예컨대 시간(t14) 또는 시간(t15)에서 차량 속도(V) 등(즉, 주행 상황)에 기초하여 저단 변속을 수행하기로 결정하고 선택된 변속단을 변화시키더라도, 비상 제어부(65)는 비상 안전 동작으로서 제4 전진단을 계속 유지시킨다.

출력 샤프트 회전 속도 센서(82)에 의해 검출되는 차량 속도(V)가 시간(t16)에서 미리 결정된 값 Va 이하가 되면(도 5의 S114의 예), 비상 제어부(65)는 변속단 선택부(52)에 의해 선택되는 변속단이 예컨대 제1 전진단이더라도 제3 전진단으로의 변속 명령을 보내고(도 5의 S115), 점화 스위치(IG)가 꺼지고 비상 모드가 종료될 때까지 제3 전진단을 유지시킨 다음에, 비상 모드를 종료시킨다. 제3 전진단은, 달성되는 수 있고[즉, 클러치(C-1)가 결합된 상태에 있더라도 달성되는 수 있음] 또한 차량을 재출발시킬 수 있는 변속단이다. 비상 제어부(65)는 차량의 안전성 또는 급발진 방지에 우선하기 위해 이러한 방식으로 작동한다. 따라서, 차량은 시간(t14)에서 또는 추후에 운전자가 차량을 재출발시키려고 할 때 재출발될 수 있어, 최소한의 림프 홈 기능이 얻어진다.

자동 변속기용 제어 장치에 관한 결론

전술된 바와 같이, 본 발명의 자동 변속기용 제어 장치(1)에 따르면, 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소[위의 예에서 클러치(C-1)]가 결합되는 고장의 경우에, 마찰식 결합 요소 중 하나[위의 예에서 클러치(C-3)]가 미끄러져, 변속단 중 하나(위의 예에서 제4 전진단)가 달성된다. 고장 검출부(53)에 의해 고장이 검출될 때, 변속 단 유지부(55)는 미끄러지는 마찰식 결합 요소[위의 예에서 클러치(C-3)]를 결합 해제시키고, 선택된 변속단(위의 예에서 제5 전진단)와는 상이한 변속단(위의 예에서 제4 전진단)를 일시적으로 유지시킨다. 이는 미끄러지는 마찰식 결합 요소[위의 예에서 클러치(C-3)]가 장시간 동안 마찰식으로 미끄러지지 못하게 막을 수 있어, 이 마찰식 결합 요소를 보호할 수 있다.

변속단 해제부(57)는 미리 결정된 조건에 기초하여, 변속단 유지부(55)에 의해 유지되는 변속단을 해제시킨다. 따라서, 변속단이 일시적 오작동으로 인해 변속단 유지부(55)에 의해 유지되더라도, 변속단 해제부(57)는 변속 조작을 또다시 시도하기 위해 유지된 변속단을 해제시킬 수 있다. 즉, 일시적 오작동으로 인해 고장 검출부(53)에 의해 고장이 검출되면, 변속 제어는 고장 모드로부터 다시 정상 변속 제어로 전환될 수 있다.

변속단 유지부(55)에 의해 유지되는 변속단을 해제시키기 위한 미리 결정된 조건이 미리 결정된 시간(Ta)이 경과되었다는 것이면, 미끄러짐으로 인해 발생된 열을 갖는 마찰식 결합 요소[위의 예에서 클러치(C-3)]는 충분히 냉각될 수 있고, 보호될 수 있다.

변속단 유지부(55)에 의해 유지되는 변속단을 해제시키기 위한 미리 결정된 조건이 변속단 선택부(52)에 의해 선택되는 변속단이 유지된 변속단과 일치한다는 것이면, 변속 제어는 정상 변속 제어로 복귀된다. 따라서, 미끄러짐으로 인해 발생된 열을 갖는 마찰식 결합 요소가 급속히 재결합될 가능성이 없어, 이 마찰식 결합 요소가 보호될 수 있다.

변속단 유지부(55)에 의해 유지되는 변속단을 해제시키기 위한 미리 결정된 조건이 차량의 정지가 검출된다는 것이면, 재결합되더라도 미끄러짐으로 인해 발생된 열을 갖는 마찰식 결합 요소는 회전하지 않는다. 따라서, 이 마찰식 결합 요소는 마찰식으로 미끄러지지 않아, 이 마찰식 결합 요소는 보호될 수 있다.

카운터부(66)는 변속단 유지부(55)가 선택된 변속단(위의 예에서 제5 전진단)와는 상이한 변속단(위의 예에서 제4 전진단)를 유지시킬 때마다 고장 검출 카운터를 증가시킨다. 고장 검출 카운터가 미리 결정된 한계치에 도달할 때, 비상 제어부(65)는 비상 안전 제어를 수행하기 위해 비상 모드로 변속 제어를 전환한다. 따라서, 일시적 오작동이 아닌 영구적 고장 상태의 경우에 작동 상태는 비상 안전 상태로 전환될 수 있다.

비상 모드는, 미끄러지는 마찰식 결합 요소[위의 예에서 클러치(C-3)]가 결합 해제되고, 차량 속도(V)가 미리 결정된 값 Va 이하일 때까지, 선택된 변속단(위의 예에서 제5 전진단)와는 상이한 변속단(위의 예에서 제4 전진단)가 유지되는 모드이다. 이는 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소[위의 예에서 클러치(C-1)]의 결합에 기인하는 정지된 상태를 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 예를 들어, 차량 속도(V)가 미리 결정된 값 Va 이하일 때, 자동 변속기는, 달성되는 수 있고 차량을 출발시킬 수 있는 낮은 변속단(위의 예에서 제3 전진단)로 변속된다. 따라서, 차량은 비상 모드에서도 재출발될 수 있다.

과회전 결정부(61)가 엔진(2)의 과회전이 발생할 것으로 결정하면, 변속단 유지부(55)가 선택된 변속단(위의 예에서 제5 전진단)와는 상이한 변속단(위의 예에서 제4 전진단)를 유지시킬 때, 과회전 방지부(60)는 자동 변속기(3)를 중립 상태로 변속시키도록 선형 솔레노이드 밸브(SLC1, SLC2, SLC3, SLB1)를 제어한다. 이는 엔진(2)의 과회전을 방지할 수 있어, 엔진(2)을 보호할 수 있다.

전술된 실시예에서, 제어 장치(1)는 6가지 전진단 및 후진단을 달성하는 자동 변속기(3)에 적용되는 것을 알아야 한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 본 발명은 예컨대 8가지 전진단 및 후진단을 달성하는 자동 변속기에 또한 적용가능하다. 즉, 자동 변속기의 구조는, 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우에 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져 변속단 중 하나가 달성되도록 정상 작동시 유압 서보의 결합 압력이 결정되는 한 제한되지 않는다.

위의 실시예에서, 변속단 해제부(57)는 3가지 조건 (a) 내지 (c) 중 하나가 만족되면 유지된 변속단을 해제시킨다. 그러나, 이러한 조건은 이들 조건으로 제한되지 않고, 유지된 변속단이 해제되더라도 마찰식으로 미끄러지는 마찰식 결합 요소가 보호될 수 있는 한 임의의 조건일 수 있다.

위의 실시예에서 일례로서 설명된 고장 상태는 제4 전진단으로부터 제5 전진단으로의 변속 명령이 출력될 때 클러치(C-1)가 결합 해제될 수 없는 상태이다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 어떤 변속단이 현재 변속단인지에 관계없이, 그리고 어느 마찰식 결합 요소가 결합 해제될 수 없는지에 관계없이 적용가능하다.

본 발명의 자동 변속기용 유압 제어 장치는 승용차, 트럭 등에 장착되는 자동 변속기용 제어 장치에 사용될 수 있다. 본 발명의 자동 변속기용 유압 제어 장치는 바람직하게는, 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우에, 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져, 변속단 중 하나가 달성되고, 미끄러지는 마찰식 결합 요소가 보호될 필요가 있는, 자동 변속기용 제어 장치에 사용된다.

Claims

복수의 마찰식 결합 요소의 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력을 조절 및 제어하는 복수의 압력 조절 솔레노이드 밸브를 제어하기 위한 것으로, 정상 작동시 각각의 변속단에서 어떠한 마찰식 결합 요소도 미끄러지지 않고, 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져 변속단 중 하나가 달성되도록, 정상 작동시 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력을 결정하기 위한, 자동 변속기용 제어 장치이며,
기어비가 정상 작동시 달성되는 변속단과는 상이한 변속단의 기어비일 때, 상기 고장을 검출하는 고장 검출부와,
상기 고장 검출부가 고장을 검출할 때, 미끄러지는 마찰식 결합 요소를 결합 해제시키고 정상 작동시 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시키는, 변속단 유지부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기용 제어 장치.
제1항에 있어서, 미리 결정된 조건에 기초하여, 상기 변속단 유지부에 의해 유지되는 변속단을 해제시키는 변속단 해제부를 더 포함하는, 자동 변속기용 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건은 미리 결정된 시간이 경과되었다는 것인, 자동 변속기용 제어 장치.
제3항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건은 상기 변속단 유지부가 변속단을 유지시키는 것을 시작한 후 미리 결정된 시간이 경과되었다는 것인, 자동 변속기용 제어 장치.
제2항에 있어서, 주행 상황에 기초하여, 정상 작동시 달성되는 변속단을 필요에 따라 선택하는 변속단 선택부를 더 포함하고,
상기 미리 결정된 조건은 변속단 선택부에 의해 선택되는 변속단이 상기 유지된 변속단과 일치한다는 것인, 자동 변속기용 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 미리 결정된 조건은 차량의 정지가 검출된다는 것인, 자동 변속기용 제어 장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속단 유지부가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시킬 때마다 카운터를 증가시키는 카운터부와,
상기 카운터부에 의해 계수되는 카운터가 미리 결정된 값에 도달할 때, 상기 제어 장치의 제어 조작을 비상 안전 제어를 수행하기 위한 비상 모드로 전환하는 비상 제어부를 더 포함하는, 자동 변속기용 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 카운터는 점화 스위치 온 신호가 상기 제어 장치에 입력될 때 소거되는, 자동 변속기용 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 비상 모드는, 차량 속도가 미리 결정된 값 이하가 될 때까지 달성되는 변속단과는 상이한 변속단이 유지되는 모드인, 자동 변속기용 제어 장치.
제9항에 있어서, 상기 비상 모드에서, 차량 속도가 미리 결정된 값 이하일 때, 상기 자동 변속기는 달성되는 수 있고 차량을 출발시킬 수 있는 낮은 변속단으로 변속되는, 자동 변속기용 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 변속단 유지부가 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시킬 때, 구동원의 과회전이 발생할지 여부를 결정하는 과회전 결정부와,
상기 과회전 결정부가 구동원의 과회전이 발생할 것으로 결정할 때, 자동 변속기를 중립 상태로 변속시키도록 복수의 압력 조절 솔레노이드 밸브를 제어하는 과회전 방지부를 더 포함하는, 자동 변속기용 제어 장치.
복수의 마찰식 결합 요소의 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력을 조절 및 제어하기 위한 복수의 압력 조절 솔레노이드 밸브가 제어되고,
정상 작동시 각각의 변속단에서 어떠한 마찰식 결합 요소도 미끄러지지 않고, 정상 작동시 결합 해제되어야 할 마찰식 결합 요소가 결합되는 고장의 경우 마찰식 결합 요소 중 하나가 미끄러져 변속단 중 하나가 달성되도록, 정상 작동시 각각의 유압 서보에 공급되거나 그로부터 제거될 결합 압력이 결정되는, 자동 변속기를 제어하기 위한 방법에 있어서,
기어비가 정상 작동시 달성되는 변속단과는 상이한 변속단의 기어비일 때 고장을 검출하는 단계와,
상기 고장이 검출될 때, 미끄러지는 마찰식 결합 요소를 결합 해제시키고, 정상 작동시 달성되는 변속단과는 상이한 변속단을 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기 제어 방법.