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KR20010062482A - 자동차용 자동화 구동 트레인 및 구동 트레인 제어방법 - Google Patents

자동차용 자동화 구동 트레인 및 구동 트레인 제어방법 Download PDF

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Publication number
KR20010062482A
KR20010062482A KR1020000076979A KR20000076979A KR20010062482A KR 20010062482 A KR20010062482 A KR 20010062482A KR 1020000076979 A KR1020000076979 A KR 1020000076979A KR 20000076979 A KR20000076979 A KR 20000076979A KR 20010062482 A KR20010062482 A KR 20010062482A
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KR
South Korea
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gear
actuator
clutch
drive train
torque
Prior art date
Application number
KR1020000076979A
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English (en)
Inventor
뤼레귄터
세우페르트마르틴
하르스트리차르트
Original Assignee
추후제출
게트라크 게트리버-운트 찬라드파브리크 헤르만 하겐마이어 게엠베하 운트 씨에.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP99125202A external-priority patent/EP1031769B1/de
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Abstract

본 발명의 자동화 구동 트레인(10)은 제 1 엑추에이터(60)에 의해 가동되어지고 자동차 모터(12)와 함께 입력측에 연결되어지는 하나의 마찰 클러치를 포함하는 자동차에 제공되어진다. 단계식 변속기(16)는 마찰 클러치(14)의 출력측에 연결되어진다. 변속기는 하나 내지 여섯개의 대응하는 전진 기어와 결합 및 분리되는 다수의 제 1 휠 세트(30-40)를 포함한다. 대응하는 다수의 포지티브 기어 시프트 클러치(44-45)는 각각 동기 수단을 포함하고 하나 내지 여섯개의 기어와 결합 및 분리되는 다수의 제 2 엑추에이터(62,64,66)에 의해 가동되어진다. 제어기(70)는 병렬방법으로 제 1 엑추에이터(60)와 제 2 엑추에이터(62,64,66)를 제어하도록 제공되어진다. 동기 수단은 부분 부하에서도 동기가능하며 제어기(70)는 동일한 구동 트레인(10;80)이 만들어지는 기어 변환 상태에 따른 세 모드(A,B,C)중 한 모드에서 기어 변환을 수행할 수 있게 제어되도록 엑추에이터(60,66)를 제어하며, 여기서 기어 변환의 세 모드(A,B,C)는 개방(C)되거나, 폐쇄(B)되거나 또는 슬립(A)되는 마찰 클러치(14)(도 6)와 함께 발생되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 자동화 구동 트레인 및 구동 트레인 제어방법{AUTOMATED DRIVE TRAIN FOR A MOTOR VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING A DRIVE TRAIN}
본 발명은 엑추에이터에 의해 작동되어지고 자동차의 모터 입력측에 연결되는 하나의 마찰 클러치 및 클러치의 출력측에 연결되는 단계식 변속기를 포함하는자동차용 자동화 구동 트레인에 관한 것이다. 변속기는 대응하는 전진 기어와 결합 및 분리되는 다수의 제 1 휠 세트 및 각각 동기 수단을 구비하는 다수의 포지티브 기어 시프트 클러치를 포함한다. 기어 시프트 클러치는 다수의 제 2 엑추에이터에 의해 기어와 결합 및 분리되도록 가동되어질 수 있다. 제어기는 제 1 엑추에이터와 제 2 엑추에이터의 제어를 조정한다.
또한 본 발명은 대응하는 전진 기어와 결합 및 분리되는 다수의 제 1 휠 세트 및 각각 동기 수단을 구비하는 다수의 포지티브 기어 시프트 클러치를 포함하는 자동차의 구동 트레인을 제어하는 방법에 관한 것이다. 기어 시프트 클러치는 다수의 제 2 엑추에이터에 의해 기어와 결합 및 분리되도록 가동되어질 수 있다. 기어 변환시, 제 1 엑추에이터는 제 2 엑추에이터와 조정되어지도록 제어되어진다.
이러한 자동화 구동 트레인 및 방법은 국제출원 제 WO93/10378 호에 개시되어 있다. 자동차용 변속기에서, 특히 승용차에서, 변속기는 자동 변속기 및 수동 변속기로 구분된다. 전자는 유체역학적 토크 변환기 및 다수의 플레니트 휠 세트를 포함하고, 기어 변환시 구동력의 차단이 발생되지 않도록 브레이킹 및 커플링 수단이 중복되도록 제어되어진다.
이와 대조적으로 수동 변속기는 부축 배열을 가지는 단계식 변속기이다. 기어 변환시, 구동력의 차단은, 변속기와 협력되는 마찰 클러치가 개방되기 때문에(일반적으로 건식 클러치로 형상되는 시동 클러치), 한 기어와 분리되고 새로운 기어와 결합되는 시간에서 발생된다. 이것에 의해, 모터는 변속기로부터 완전하게 분리되고 또한 자동차 구동 휠과 분리된다.
오늘날에 자동 변속기는 기어와 분리되고 결합되는 포지티브 기어 시프트 클러치가 제공되어지는 로킹 싱크로나이저가 표준이 된다. 로킹 싱크로나이저는 마찰 클러치가 개방될때, 예를들면 부하되지 않을때, 휠 세트와 축(구동 축)사이에서 회전속도의 매칭이 발생되는 싱크로나이징 수단(일반적으로 마찰 커플링)을 포함한다. 싱크로나이저의 로킹 수단은 매칭된 속도가 거의 얻어질때까지 기어 시프트 클러치의 포지티브 맞물림(예를들면, 기어의 맞물림)을 방지하거나 감소시킨다.
수동 시프팅에 의한 기어 변환시 구동력 감소가 바람직하다고 간주되더라도, 단계식 변속기가 자동화되면 자동차의 "니킹(nicking)"이 덜 안정적으로 된다. 자동화 단계식 변속기에서, 마찰 클러치 및 기어 시프트 클러치의 가동은 손이나 발에 의해 실행되는 대신에 액추에이터를 조정하는 제어기에 의해 실행되어진다. 구동력 차단은, 자동화 단계식 변속기에서는 운전자가 기어 변환동안에 사용할 수 없기 때문에 불안전하게 된다.
이러한 문제를 완화하기 위한 다양한 시도가 실험되었다. 공지된 국제출원 제 WO93/10378 호의 단계식 변속기에서는, 구동력의 감소 차단의 지속을 짧아지도록 하는 방법이 시도되었다. 이것은 두가지 방법에 의해 얻어진다. 상기에서 개시된 변속기에서는, 서로 연속적이지 않은 두 기어가 하나의 시프트 그룹에서 배열되어진다. 게다가, 둘 이상의 그룹의 로킹 싱크로나이저는 기어 변환시 동시적으로 가동되어진다. 다시 말하면, 전방 기어(올드 기어)와 분리될때, 협력되는 로킹 싱크로나이저뿐만 아니라 부기어의 로킹 싱크로나이저에서도 후방 기어의 회전속도와 동조가 발생한다. 시프팅에 관련되는 시간이 감소되어져, 더욱 짧은 시프팅 시간을 얻을 수 있다. 이것으로 구동력 감소의 지속이 감소되어진다.
또한 구동력 감소를 감소시키는 원리는 독일 특허 출원 제 DE 44 01 812 호에서 개시되어진다. 입력측에서 하나의 마찰 클러치 대신에, 이중 클러치 시스템이 제공되어진다. 변속기 입력축과 관련되는 이중 클러치 시스템중 한 클러치는 기어비가 1 내지 5이고, 동시에 제 2 클러치는 가장 큰 기어, 즉 다시말하면 제 6 기어와 협력된다. 하부 기어에서 시프팅하는 동안에, 제 1 클러치는 공지된 방법으로 완전하게 개방되고 그리고 시프팅후에 폐쇄되며, 개방된 제 2 클러치는 제 6 기어의 토크가 짧은 시간동안 변속기의 구동축에 공급되도록 짧은 기간동안 폐쇄되어진다. 그러나, 하부 기어에서 시프팅할때는, 제 6 기어의 토크가 하부 기어의 토크보다 현저하게 적기때문에 구동력 감소가 발생된다.
독일 특허 출원 제 DE 29 24 656 호에는 하나의 마찰 분리 클러치가 입력측에서 제공되어지고 제 2 기어용 휠 세트가 종래의 기어 시프트 클러치를 구비하지 않고 습식 멀티-디스크 마찰 클러치를 구비하는 시프트 변속기가 개시되어진다. 또한, 제 1 기어의 아이들러는 대응하는 축상에 자유롭게 부착되어진다. 이것으로 제 1 기어에서 제 2 기어로 변환될때, 변속기의 입력측에서 모터의 토크는 마찰 분리 클러치의 개방 및 구동력의 감소없이 제 2 기어에 적용될 수 있다. 그러나 입력측 분리 클러치 변환은 개방되기 때문에 가장 큰 기어에서의 변환은 구동력 감소가 발생된다.
자동화 속도 변속기는 독일 특허 출원 제 DE 197 35 759 호에서 개시되어진다. 기어와 결합 및 분리되는 기어 시프트 클러치는 크로우 또는 드로우 키 커플링의 형태인 포지티브 클러치와 같이 형상되어진다. 결합되어지는 요소의 상대적인 각도 위치가 조정되고 신호가 준비 상태에서 출력되므로 시프팅이 발생된다. 그때 하나의 기어 시프트 클러치는 높은 유압시스템에 의해 개방되고 새로운 기어 시프트 클러치는 폐쇄되어진다. 기어 시프트 클러치가 가동되면, 입력측 마찰 분리 클러치는 슬립 상태로 유지되어진다.
게다가, 구동력 서포트를 가지는 자동화 단계식 변속기는 독일 특허 제 DE 195 48 622 호에서 개시되어진다.
마지막으로, "제누인(genuine)"으로 불려지는 이중 클러치 변속기가 독일 특허 제 DE 38 12 237 호에서 개시되어진다. 두개의 평행한 마찰 클러치가 변속기의 입력측상에 제공되어진다. 두개의 클러치는 변속기의 두 평행한 브랜치와 협력되어지며, 여기서 평행한 상호 연결은 중공의 축 구조와 함께 얻어진다. 기어는 중복 가동되도록 하나의 구동 브랜치에 위치될 수 있고 대안적으로 다른 구동 브랜치에 위치될 수 있으며, 입력측에서 모터 토크는 어떤 구동력 감소없이 하나의 브랜치에서 또 다른 브랜치로 전달되어질 수 있다.
상기 국제출원 제 WO93/10378 호에서는 차단 시간이 최적할 될 수 있지만 기어가 변환될때 중심 클러치가 개방되어 시프팅할때 구동력에 감소가 불안정하다는 단점이 있다. 상기 독일 특허 출원 제 DE 44 01 812 호의 변속기에서는 입력측에서 이중 클러치 배열이기 때문에 비교적 복잡한 구조가 된다. 또한 구동력 서포트는 제 6 기어의 토크를 구동 휠에 최대로 전달 할 수 있다. 상기 독일 특허 제 DE 29 24 656 호에는 제 1 기어에 대한 프리 휠 때문에 복잡해진다. 상기 독일 특허제 DE 197 35 759 호에서는 구동력 차단이 완전하게 피할 수 없고 매우 안정적인 구조를 필요로 한다. 상기 독일 특허 제 DE 38 123 27 호에 개시된 이중 클러치 변속기에서는 두개의 클러치 때문에 구조가 복잡할 뿐만 아니라 비교적 긴 중공의 축 구조는 변속기 제조시 비용이 많이 들게 된다.
본 발명의 목적은 분리 클러치로서 단지 하나의 마찰 클러치가 존재하여 기어 변환을 신속히 하고 가장 큰 구동력 서포트를 얻을 수 있는 자동화 구동 트레인 및 자동차용 구동 트레인을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 부분 부하시에도 동기에 적절한 동기 수단 및 동일한 구동 트레인이 기어 변환의 상태에 따라 기어 변환을 실행하는 세 모드중 하나로 가동되도록 엑추에이터를 제어하는 제어기가 제공되어지는 자동화 구동 트레인으로 얻어질 수 있고, 여기서 세 모드는 개방된 마찰 클러치, 폐쇄된 마찰 클러치 또는 슬립된 마찰 클러치를 가지는 기어 변환을 포함할 수 있다. 구동 트레인을 제어하는 상기 방법에서는, 동기 수단이 부분 부하시에도 동기가능하고 동일한 구동 트레인은 기어 변환에 상태에 따라 기어 변환을 실행하는 세 모드중 한 모드로 작동되어지고, 여기서 세 모드는 개방된 마찰 클러치, 폐쇄된 마찰 클러치 또는 슬립된 마찰 클러치를 포함한다.
상기 목적은 이러한 방법에 의해 완전하게 얻어질 수 있다.
기어 변환동안에 단계식 변속기에서 언제나 개방되는 분리 클러치와 같이,입력측 클러치는 본 발명의 두 모드에서 완전하게 개방되지 않고, 완전하게 폐쇄(모드 B)되거나 또는 슬립 상태(모드 A)에서 개방되어진다. 자동차의 모터와 변속기사이에서 구동 결합은 이러한 두 모드에서 기어 변환 동안에 언제나 분리되지는 않는다.
기어 시프트 클러치의 적절한 형상에 따라, 모드(A,B)에서 시프팅은 분리되어지는 기어가 초기에 결합될때 토크가 결합되어지는 기어의 기어 시프트 클러치에 완전하게 전달되도록 된다. 그 결과 분리되어지는 기어의 기어 시프트 클러치상에 단기간동안 로드가 되지 않은 상태가 되어, 기어는 짧은 시간에서 쉽게 분리되어질 수 있다. 결합되어지는 기어에 대한 기어 변환의 동기 단계에서, 입력측 마찰 클러치는 적어도 부분적으로 폐쇄되어, 모터에서의 토크가 슬립 작용에서 마찰 클러치 가동을 통해 그리고 자동차의 구동 휠에 결합되어지는 기어에 대한 동기 수단을 통해 전달되어진다.
부분 부하에서도 동기 가능한 동기 수단은 각각의 기어 시프트 클러치에 상관없이 또 다른 동기 수단을 구비하지 않고 본 구동 트레인의 단계식 변속기에 형상되어질 수 있다. 이것은 기어 시프팅이 부분 부하에서 상하방향으로 실행될 수 있는 장점을 가진다. 대조적으로, 중심 휠 세트 브레이크는 상하방향으로 시프팅할 필요가 있을때는 부가적인 구동 수단이 필요하다.
국제출원 제 WO93/10378 호와는 다르게, 자동화 구동 트레인 및 대응 방법은 구동력 서포트를 가지는 본 발명의 제 1 관점에 따른 기어 시프팅을 제공한다. 독일 특허 제 DE 197 35 759 호와는 다르게, 기어 시프팅은 언제나 구동력 차단없이발생된다. 또한, 입력측에서 두개의 마찰 클러치를 제공할 필요가 없고 중공의 축 구조가 필요하지 않다. 마지막으로, 구동 트레인의 기어 시프트 클러치는 포지티브 맞물림이 되도록 형상되어져, 결합된 기어를 가지는 전체 엑추에이터 메카니즘이 축소되고 부가적인 에너지가 필요하지 않는다. 이러한 이유로 신뢰성 및 효율성의 중요한 잇점을 가진다.
구동 트레인의 동일한 기어 변환은 각각의 상태에 따른 세 모드중 한 모드로 실행되어진다. 이것으로, 각 상태에 따라, 더욱 안정되고 또는 더욱 스포티한 시프팅이 실행되어질 수 있다.
바람직하게는, 제 2 엑추에이터의 적어도 하나는 두 기어 시프트 클러치를 제어하도록 형상되어진다. 이러한 특징은 구동화 트레인을 자동화하는데 있어 전체적으로 엑추에이터 시스템의 복잡성을 줄일 수 있다. 바람직하게는, 두 기어 시프트 클러치는 서로 연속적이지 않은 기어와 협력된다. 즉 다시 말하면, 다른 엑추에이터에 의해 이웃하는 기어가 가동되어질 수 있고 이것으로 서로 독립적으로 결합되거나 분리되어질 수 있다. 그 결과 변속기의 엑추에이터의 제어에서 가장 큰 유연성을 얻을 수 있다.
특히 또 다른 두 기어가 시프트되어지는 두 기어사이에서 놓여지는 것이 바람직하다. 이러한 특징은 두 기어가 언제나 한 엑추에이터에 의해 작동된다는 장점을 가지며, 실질적으로는 결코 연속되어 시프트되지 않는다. 본 배열은 순차적인 변속기에 관련되지 않기 때문에, 시프팅시 기어의 시퀀스는 이웃하는 기어에 제한되지 않는다. 이것으로 수동 변속기뿐만 아니라 자동화 구동 트레인에서 한 기어에서 그 기어에 뒤따르는 다음 기어, 예를들면 제 4 기어에서 제 6 기어로 시프트할 수 있다.
또한 두 기어는 한 엑추에이터에 의해 가동되어지는 두 기어 사이에 놓여질 수 있고, 구동력 차단없는 시프팅이 한 기어에서 다음 기어까지 또는 그 다음 기어후의 기어에서까지 가능하다. 두개의 기어 시프트 클러치를 이용하는 시프팅은 한 엑추에이터에 의해 작동되고 이 시프팅 방법으로 실행될 수 없기 때문에, 구동력 차단이 발생한다. 그러나, 다음 기어에 따르는 기어 시프팅은 운전자에 의해 결코 사용되지 않는다.
시프트 변속기는 세개의 모든 제 2 엑추에이터가 두 기어 시프트 클러치를 제어하도록 형상되어질때 그리고 각각의 두 기어 시프트 클러치가 서로 이웃하지 않는 두 기어와 협력되어질때 여섯개의 전진 기어와 세개의 제 2 차 엑추에이터를 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 구동력 서포트를 제공하는 동시에 한 기어에서 각각의 다음 기어까지 여섯개의 기어 변속기의 모든 기어 시프팅을 실행하는 것이 가능해진다.
특히 또 다른 기어가 이웃하지 않는 모든 한쌍의 기어사이에서 놓여질때가 바람직하다. 이것은 운전자가 한 기어에서 다음 기어에 따르는 기어까지 시프팅할 필요가 없기때문에 상기와 같은 장점을 가진다. 모든 또 다른 시프팅은 구동력 서포트를 가지고 실행되어질 수 있다. 정확하게 여섯개의 기어를 가지는 변속기에서, 이웃하지 않는 기어 쌍은 기어 "1" 과 "4", 기어 "2"와 "5" 및 기어 "3"과 "6"으로 된다.
동기 수단은 원뿔형의 싱크로나이저를 제공하는 것이 바람직하다. 원뿔형 싱크로나이저는 동기 요소로 알려져 있으며 이것은 본 발명의 구동 트레인용 요소로 비교적 쉽게 형상될 수 있다. 원뿔형 싱크로나이저는 멀티플 원뿔형을 포함하는 것이 바람직하다. 멀티플 원뿔형에서, 동기 수단의 시프팅은 전체적으로 감소되어질 수 있다. 동기 처리는 가속되어질 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 원뿔형 싱크로나이저는 6°이상의 원뿔형 각도를 포함할 수 있다. 동기 수단은 더욱 잘 제어되어지며 셀프-로킹을 피할 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 동기 수단은 멀티플-디스크 싱크로나이저를 포함한다. 멀티플-디스크 싱크로나이저는 쉽게 제어되어질 수 있으며 더욱 잘 조절될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 기어 시프트 클러치는 엑추에이터에 의해 가동되는 슬라이딩 슬리브상에 기어 티스의 비대칭 상부를 포함한다. 슬라이딩 슬리브 및 커플링 몸체는 부하시 서로 잘 통과할 수 있다. 또한 기어 시프트 클러치는 엑추에이터에 의해 가동되는 슬라이딩 슬리브상이나 또는 커플링 몸체상에 백 커팅이 없는 티스 형상을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 기어 시프트 클러치에 의해 가동되어지는 기어는 쉽게 분리되어질 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 기어 시프트 클러치는 커플링 몸체상이나 또는 슬라이딩 슬리브상에 백 커팅을 가지는 티스 형상을 포함할 수 있다. 이러한 특징은 부하시 기어의 분리에 피해를 주지 않는다.
이것은 휠 세트 및 협력되는 기어 시프트 클러치에 중심 윤활제를 제공하는장점을 가진다. 기어 세트의 스프레싱때문에 침전 윤활제와 같은 손실은 발생되지 않는다. 시프트 요소는 오일과 함께 공급되어진다. 또한 중심 윤활제는 부하시 동기에 의한 열의 상승을 더욱 분산시킬 수 있다.
본 발명의 방법에서는, 모드(A,B)에서 기어 변환되는 동안에, 변속기의 입력측에서 존재하는 토크를 얻기 위해서, 결합되어지는 기어의 싱크로나이저가 결합된 기어와 분리되기 전에 슬립 상태로 가동되어지는 것이 바람직하다. 이러한 특징으로, 결합된 기어의 기어 시프트 클러치는 시간 간격동안 부하에 자유로워지고, 그 결과 기어는 부하상태로 분리되어질 수 있다.
결합된 기어 분리전에 결합된 기어의 싱크로나이저외에 또 다른 싱크로나이저를 제공할 수 있다. 또 다른 싱크로나이저는 기어 변환에 포함되지 않는 기어의 싱크로나이저다. 또 다른 싱크로나이저는 결합되어진 기어와 결합하도록, 입력측에서 존재하는 토크를 얻기 위하여 슬립상태로 가동되어진다.
본 바람직한 실시예에서, 결합된 기어와 협력되는 기어 시프트 클러치는 기어와 분리되기 전에 분리 방향으로 바이어스되어진다. 바이어스 되면, 분리되어지는 기어는 로드가 자유 상태로 도달하자마자 점프(jumps)되어진다.
또 다른 실시예에서는, 마찰 클러치는 시프팅(모드 A) 및/또는 모터에 의해 제공되는 토크가 모터 엑추에이터에 의해 감소(모드 A, B)되는 동안에 부분적으로 개방되어진다. 변속기의 입력측에서 존재하는 토크는 결합되어지는 기어의 싱크로나이저의 오버로드를 방지하기 위하여 감소되어진다. 모터 엑추에이터는 "전자 가스 감소"에 의해 입력 토크를 감소시키기 위해서 모터 맞물림으로 상호 작용한다.
마지막으로 모드(A,B)에서, 앞에 결합된 기어와 분리된 후 시프트 변속기에서 토크 입력은, 동조 속도에 도달하고 결합되어지는 기어와 맞물린후, 짧은 시간동안 감소되어진다. 이것은 싱크로나이저에서 협력되는 휠 세트의 아이들러까지 토크가 전달될때 회전 속도를 감소시키고 또는 회전 속도의 차이가 없어진다.
이러한 장점 및 특징은 하기에서 기술되어지는 바람직한 실시예를 통해 명확해진다. 상기에서 언급되어진 특징과 하기에서 기술되어지는 실시예는 주어진 조합에서 뿐만 아니라 본 발명의 범위에 벗어남이 없는 또 다른 조합에서도 사용할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예는 도면을 참고하여 하기에서 상세하게 설명되어진다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 자동화 구동 트레인의 변속기를 도시하는 도면;
도 2는 제 2 실시예에 따른 자동화 구동 트레인의 변속기를 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 방법에 의하여 1에서 2로 기어 변환되는 시간 플로우챠트;
도 4는 본 발명에 따른 기어 변환과 종래기술의 기어 변환을 비교하는 도면;
도 5는 제 3 실시예에 따른 자동화 구동 트레인의 변속기를 도시하는 도면;
도 6은 기어 변환에서 사용되어지는 어떤 방법의 기준을 설명하는 도면; 및
도 7a 내지 7d는 다양한 기어 변환 방법을 실행하기 위한 시간 함수에 따른 제어 신호를 도시하는 도면이다.
도 1에서는 도면번호 "10"으로 표시되는 자동차용 구동 트레인이 도시되어진다. 구동 트레인(10)은 모터(12), 특히 연소 엔진, 분리된 하나의 마찰 클러치(14)와 시동 클러치, 및 단계식 변속기(시프트 변속기: 16)를 포함한다.
모터 구동측(18)은 클러치(14)의 입력요소(도시되지 않음)에 연결되어진다. 클러치(14)의 출력요소(도시되지 않음)은 변속기의 입력축(20)에 연결되어진다.
시프트 변속기(16)는 자동차 세로 조립에 대한 표준적인 구조를 가지며 입력축(20)과 동심원적으로 배열되는 변속기 출력축(22)을 포함한다. 도면번호 "24"는 축(20,22)에 평행하게 배열되는 부축(보조축)을 나타낸다.
시프트 변속기(16)는 하나 내지 여섯개의 전진 기어와 후진 기어(R)에 대한일곱개의 휠 세트(30,32,34,36,38,40,42)를 포함한다. 제 5 기어에 대한 휠 세트(38)는 입력축(20)과 보조축(24)사이에서 일정하게 맞물려진다. 제 5 기어는 입력축(20)과 출력축(22)이 서로 직접 연결되는 다이렉트 기어와 같이 제공된다.
맞물림 휠 세트(38)에서 시작하는, 휠 세트의 아이들러는 출력축(22)상에서 제 3 기어에 대한 휠 세트(34), 제 2 기어에 대한 휠 세트(32), 제 6 기어에 대한 휠 세트(40), 제 5 기어에 대한 휠 세트(36), 제 1 기어에 대한 휠 세트(30) 및 후진기어에 대한 휠 세트(42)순으로 순차적으로 배열되어진다. 대응하는 고정 휠은 도면에서 도면부호로 주어지지 않으며, 이것은 보조축(24) 회전과 대향되게 고정되어 연결되어진다.
기어 시프트 클러치(기어 변환기: 44,46,48,50,52,54)는 하나 내지 여섯개의 전진 기어를 시프팅하기 위하여 제공되어진다. 도 1에서 도시되어지는 바와같이, 두개의 기어 변환기는 각각 쌍으로 결합되며 엑추에이터에 의해 각각 대향된 방향으로 가동되어진다.
자동화 구동 트레인(10)의 엑추에이터는 클러치(14)를 작동시키기 위하여 제 1 엑추에이터(60)를 포함한다. 세개의 제 2 엑추에이터(62,64,66)는 시프트 변속기(16)에 제공되어진다. 제 3 엑추에이터(68)는 모터(12)에 영향을 주기 위하여 제공된다. 다섯개의 엑추에이터 모두는 중앙 제어기(70)에 의해 제어되어진다. 엑추에이터(62)는 제 1 및 제 4 기어에 대한 기어 변환기(44,50)를 가동시킨다. 엑추에이터(64)는 제 2 및 제 6 기어에 대한 기어 변환기(46,54)를 가동시킨다. 엑추에이터(66)는 제 3 및 제 5 다이렉트 기어에 대한 기어 변환기(48,52)를 가동시킨다.
분명한 것은, 휠 세트(30 내지 40) 및 대응하는 기어 변환기(44 내지 54)는 엑추에이터(62,64,66)가 연속되는 기어에 작용되지 않도록 배열된다는 것이다. 대신에, 엑추에이터(62)는 제 1 및 제 4 기어를 가동시키고, 엑추에이터(64)는 제 2 및 제 6 기어를, 엑추에이터(66)는 제 3 및 제 5 기어를 가동시킨다. 운전자는 이러한 기어 변환기 사이의 쌍의 기어를 결코 필요로 하지는 않는다. 즉 다시말하면, 제 1 기어에서 제 4 기어로 또는 제 2 기어에서 제 6 기어로 시프트하는 것은 실질적으로 동일하지 않다. 대조적으로, 일반적인 기어 변환기는 하나의 기어에서 인접하는 다음 기어로 예를들면 제 1 기어에서 제 2 기어로, 제 2 기어에서 제 3 기어로 변환된다.
휠 세트 및 기어 변환기의 배치는 하기에서 기술되는 바와같이 기어 변환기의 유형에 적절하게 배치되어진다.
도 2에서는 본 발명의 구동 트레인(10')의 대안적인 형태가 도시되어진다. 기본적인 구조는 도 1의 구동 트레인(10)과 동일하다. 도 2에서는 도 1과 같은 동일한 요소를 포함하고, 동일한 요소에는 도면부호를 나타내지 않았다. 구동 트레인(10')의 단계식 변속기(16')에는, 제 5 기어에 대한 맞물림 휠 세트(38')에서 시작하여, 제 2, 제 3, 제 6, 제 4, 제 1 및 후진 기어에 대한 휠 세트(32',40', 36',30',42')가 출력축(22')을 따라 순차적으로 배열되어진다. 또한 대응되는 고정휠은 보조축상에 회전과 대향하여 고정되어진다.
제 2 및 제 3 기어에 대한 휠 세트만이 서로 교환되어, 엑추에이터(64')가 제 3 및 제 6 기어의 맞물림을 제공함을 알 수 있다. 엑추에이터(66')는 제 2 및 제 5 기어의 맞물림을 제공한다. 이 실시예에서는 제 1 기어에서 제 4기어로, 제 2 기어에서 제 5 기어로 및 제 3 기어에서 제 6 기어로 변환되는 것을 제외하고는 모든 기어 변환에 적절하다. 이러한 세 기어 변환은 상하로 시프트되든지간에 실질적으로 중요하지는 않음을 알 수 있다. 모든 경우에서, 한 엑추에이터는 한 기어와 인접하는 세번째 기어에 대하여 작용한다.
변속기 "16"과 "16'"에서 기어 변환기(44 내지 54)는 원뿔형 동기 수단을 구비한다. 비록 도면에서 도시되지는 않지만, 각각의 원뿔형 동기 수단은 멀티플 원뿔형으로 존재하고 6.5°보다 큰 원뿔형 각을 구비하며, 이것에 의해 동기 수단은 더욱 잘 조절될 수 있으며 셀프-로킹이 피해진다. 또한, 각 쌍의 기어 변환기는 축방향으로 슬라이드 가능한 슬라이딩 슬리브를 제공하며, 이것은 시프팅 포크에 의해 가동되어진다. 마멸을 최적화 하는 구동 커플링 요소(정지 몸체)가 하기에 기술되는 바와같이 동기 수단이 종래의 시프트 변속기보다 더 큰 힘을 받도록 제공되어진다.
또한, 기어 변환기의 슬라이딩 슬리브의 기어 티스는 부하상태에서 슬라이딩 슬리브와 커플링 몸체의 맞물림이 더욱 잘 이루어지도록 비대칭의 상부를 구비한다. 또한 부하시에 간단한 기어 분리가 얻어지도록, 슬라이딩 슬리브의 기어 티스가 평행하고 백 커팅없이 형성되어진다. 반면에, 대응하는 동기 수단의 커플링 몸체는 백 컷 티스와 함께 형성되어진다. 반대로, 슬라이딩 슬리브의 티스가 백 컷되어지고 커플링 몸체가 백 커팅없이 제공되어질 수 있다.
엑추에이터(60,62,64,66)는 전자기계, 유압 또는 공기 엑추에이터일 수 있다. 전자기계적 엑추에이터가 사용되는 것이 바람직하다. 원뿔형 싱크로나이저와 같은 동기 수단을 제공하는 대신에, 멀티-디스크 동기 수단이 대안적으로 제공될 수 있다.
게다가, 시프트 변속기(16,16')는 휠 세트 및 기어 변환기의 시프트 요소에 대한 윤활제 수단(도시되지 않음)과 함께 각각 제공되어지고, 여기서는 휠 세트의 스프레싱때문에 침전 윤활제와 같은 손실이 발생되지 않는다. 또한, 시프트 요소는 오일과 함께 공급되어진다. 특히 중요한 것은 부분 부하시 동기에 의해 상승되는 열이 더욱 효과적으로 방사되는 것이다. 윤활제는 기계적 또는 전기적으로 구동되는 펌프에 의해 공지된 방법으로 제공되어질 수 있다.
상기에서 얻어질 수 있는 것처럼, 기어 변환기(44 내지 54)는 시프트된 상태에서 부가적인 에너지가 필요없는 포지티브 기어 변환기이다.
도 1 및 도 2에서 구동 트레인(10,10')의 작용은 도 3를 참조하여 기술되어진다. 도 3에서는 네개의 흐름도가 도시되어진다. 맨 윗 도면에서는 변속기의 입력측에서 존재하는 토크(ME)가 도시되어진다. 그 아래에는 모터의 구동축(18)의 회전속도(nM)가 도시되어진다. 소위 동기 토크(Ms)는 그아래에서 도시되고, 이것은 결합되어지는 기어의 기어 변환기의 동기 수단에 의해 수용되어진다. 마지막으로 도 3의 하부에서 변속기의 출력측에 존재하는 구동 토크(MA)가 도시되어진다. 도 3은 제 1 기어에서 제 2 기어까지의 변환에 관한 것이다.
기어 변환과 구동 트레인(10,10')의 하기 설명은 상하방향의 모든 기어 변환에서 적용될 수 있다.
시간 "T1"에서, 자동차는 제 1 기어에서 작동되어지고 클러치(14)는 폐쇄되어진다. 그 결과, 완전 모터 토크(MM)는 "n1"의 속도로 변속기의 입력측에서 존재하게 된다. 운전자가 버튼 또는 기어 시프트 레버수단을 조작하는 것에 의해 제 1 기어 분리 및 제 2 기어 결합 명령이 주어지고, 여기서 기계적인 결과가 전기적 명령 신호로 전환된다. 또한 이러한 명령 신호는 제어기가 기어의 변환이 필요한 어떤 가스 페달 위치와 같은 자동차 파라미터를 인식할때 제어기(70)에서 발생되어질 수 있다.
그때 명령 신호가 제 2 기어로 변환동안 시간 "t1"에서 발생되면, 시간 "t2"가 될때까지 하기의 처리작용이 발생한다. 구동 트레인(10)의 엑추에이터(64)(구동 트레인(10')의 엑추에이터(66'))는 제 2 기어의 기어 변환기(46)에 대한 싱크로나이저에 부하가 되도록 가동되어진다. 제 2 기어의 기어 변환기(46)의 싱크로나이저는 점차적으로 동기 토크(Ms)를 발생시킨다. 동시에, 입력측에서 토크(ME)는 엑추에이터(66)에 의한 모터(12)의 전자작용에 의해 감소되거나 및/또는 엑추에이터(60)에 의한 클러치(14)의 부분적인 개방에 의해 감소되어진다. 이러한 토크(ME)는 시간 "t2"까지 떨어지지만, 그러나 클러치(14)가 완전하게 개방되지 않으므로 0이 되지는 않는다.
도 3에 설명되지 않은 유사한 처리로, 엑추에이터(62)가 제 1 기어의 분리방향에서 힘이 제 1 기어에 대한 기어 변환기상에 작용되도록 바이어스 되어진다. 시간 "t1"및 "t2"사이의 시간 간격동안에 토크(ME)의 일부분이 제 1 기어의 기어 변환기(44)를 통해 전달되어지며, 협력되는 엑추에이터(62)의 바이어싱은 분리되어지는 제 1 기어에서 즉시 발생되지는 않는다. 토크(ME)가 제 2 기어(t2)의 기어 변환기(46)의 싱크로나이저에 의해 완전하게 발생될때만 제 1 기어는 엑추에이터(62)의 바이어싱에 의해 "점프"되어진다.
"t2" 및 "t3"단계에서, 제 2 기어의 기어 변환기(46)의 싱크로나이저와 함께 동기가 발생된다. 이러한 동기는 부분 부하시 발생되고, 감소되지만 0이 아닌 일부 토크(MT)는 변속기의 입력측에 간격동안에 존재한다.
시간 "t3"에서, 제 2 기어에 대한 동기 속도는 감소되어진다. 협력되는 슬라이딩 슬리브는 시프트되어져 싱크로나이저 몸체와 떨어지고, 제 2 기어의 커플링 몸체와 로크되어진다. 이것은 Δt로 나타나는 시간 간격에서 극단적으로 빠르게발생된다. 그러나, 이러한 시간 간격에서 동기 감소를 피하고, 예를들면 동기된 요소사이에서 재발생되는 회전속도의 차이를 피하기 위하여, 짧은 시간동안 입력측에서 토크를 감소시킬 수 있다. 이것은 클러치(14)를 개방시키기 위한 엑추에이터(60)의 대응작용 또는, 엑추에이터(68)와 함께 모터조정을 가동시키는 것에 의해 발생된다. 입력 토크(ME)의 짧은 감소는 도 3에서 도면부호 "72"로 도시되어진다.
어떤 상황하에서는, 결합되어지는 기어(제 2 기어와)의 기어 변환기의 안정적인 스위칭이 확실하게 존재할때, 예를들면 슬라이딩 슬리브의 티스상에 비대칭의 상부가 제공될때는 이러한 특징은 제거될 수 있다.
시간 "t3+ Δt"에서, 제 2 기어는 포지티브 방법으로 결합되어진다. 클러치(14)는 완전하게 폐쇄되어지고, 그 결과 시간 "t4"에서 모터의 토크(MM)가 입력측에 존재한다.
제 2 기어에서 제 3 기어로 변환하는 기어 변환에서는, 엑추에이터(64)(10'에 대한 엑추에이터(66'))는 분리 방향으로 바이어스 되어지고 엑추에이터(66)(10'에 대한 엑추에이터(64'))는 제 3 기어의 기어 변환기(48)의 싱크로나이저를 가동시키기 위하여 가동되어진다.
시간 t1과 t2사이에서, 결합되어지는 기어의 싱크로나이저가 가동되고, 동시에 분리되어지는 기어와 결합되기 때문에 "동기 시작"이라 말할 수 있고, 언제나슬립 상태로 작동되어진다. 이것은 동기 시작이 분리되어지는 기어의 엑추에이터에 의해 가동되지 않는 동기 수단과 함께 발생되어짐을 알 수 있다. 그래서, 이것은 결합되어지는 기어의 싱크로나이저에 의한 동기 시작이외에, 관련되는 엑추에이터가 결합되어지는 기어 또는 분리되어지는 기어와 대응되지 않는한, 또 다른 기어의 싱크로나이저에 의해 동기 시작이 발생될 수 있음을 알 수 있다.
도 4에서는 본 발명에 따른 기어 변환 방법과 종래의 기어 변환 방법의 비교를 도시한다. 자동화 구동 트레인과 함께 종래의 시프팅은 "MA"로 도시되어지고 여기서 중심 클러치(14)는 하나의 기어와 분리되기전에 개방되어진다. 이것으로 자동차의 입력 토크 및 구동력(견인력)은 0으로 감소되어진다. 뉴 기어과 폐쇄된 클러치(14)와 맞물려지면 토크는 다시 전달되어진다. 이것으로 변속기의 출력측에서, 제 1 기어의 토크(M1)는 분리 클러치가 개방될때까지 존재한다. 기어 변환되고 다시 마찰 클러치는 폐쇄된 후에는, 제 2 기어의 토크(M2)가 존재한다. 가장 큰 기어를 가지는 평행한 브랜치를 통해 구동력 서포트를 구비하는 자동화 구동 트레인에서는, 구동 토크(MA)가 언급된 시간 간격에서 0이 되지 않지만, 그러나 또 다른 기어의 브리징 토크(MU)가, 예를들어 제 6 기어의 토크가 이 시간동안 전달되어진다. 이것은 "MA"에 의해 도시되어진다.
본 발명에 따르면, "MA"는 브리징 시간 간격에서 전달되어지는 높은 토크일뿐만 아니라 기어 변환은 가동되어지는 요소가 적기때문에 빠르게 발생할 수 있고이것으로 시프팅 시간을 줄일 수 있다.
상기에서 알 수 있는 바와같이, 동기 수단을 포함하는 기어 변환기는 부분 부하 시프팅 요소와 같이 형성되어진다. 구동 트레인은 언제나 기어 변환동안에 (부분)부하를 유지해야 하므로, 완화된 요동, 예를들어 진동 및 소음이 발생되지 않는다. 기어 변환기는 포지티브(로킹 형태)로 형상되기 때문에, 시프트된 상태에서 부가적인 에너지가 필요하지 않는다.
이것은 슬라이딩 슬리브의 기어 티스의 상부의 비대칭 형태가 상부방향으로 시프팅될때 회전방향으로 작용하도록 제공됨을 알 수 있다. 이러한 이유때문에, 비대칭 형태는 토크에서 가장 큰 점프가 기대되는 제 2 및 제 3 기어에 제한되어진다.
전달되어지는 토크는 기어 변환 처리동안에 클러치(14)의 조정에 영향을 줄 수 있다. 윗방향으로 시프팅이 되면, 모터의 회전 역학 에너지가 전방 구동용으로 이용되어질 수 있다.
도 5는 도면부호 "80"으로 나타나는 본 발명에 따른 구동 트레인의 제 3 실시예를 도시한다. 구동 트레인(80)은 자동차에서 십자형 조립에 대한 세 축을 가지는 구조에서 여섯개의 기어가 구비되는 변속기를 포함한다. 구동 트레인(80)의 구조는 변속기 입력축(20")을 포함하고, 자동차의 모터(도시되지 않음)의 건식 마찰 클러치로 형성되는 클러치(14")와 연결될 수 있다. 구동 트레인(80)은 두개의 보조축(24a,24b)을 더 포함한다. 후진기어, 제 3 기어 및 제 4 기어에 대한 휠 세트의아이들러는 보조축(24a)상에 제공되어진다. 제 1, 제 5, 제 6 및 제 2 기어에 대한 기어 휠의 아이들러는 보조축(24b)상에 배치되어진다. 보조축(24a,24b)은 구동 휠 세트(81)를 통해 개략적으로 설명되는 차동장치(82)에 연결되어진다.
엑추에이터(84)는 제 4 기어에 대한 휠 세트와 협력되어진다. 기어 1 및 5, 2 및 6 뿐만아니라 3 및 R은 각각 하나의 엑추에이터에 의해 시프트되어진다. 각각의 엑추에이터는 제 4 기어에 대한 엑추에이터(84)와 같은 구조를 이루며 슬라이딩 슬리브(90)에 의해 가동되어지는 원뿔형 마찰 요소(86) 및 포지티브 클러치(88)의 형태로 동기 수단을 포함한다. 본 실시예에서는, 동기 수단이 슬립 상태로 토크를 전달시킬 수 있는 마찰 요소의 어떤 형태임을 이해할 수 있다. 또한, 동기 수단은 회전 속도를 매칭시키는데 있어 적절해야 한다. 그러나, 동기 수단이 완전하게 매칭된 속도를 얻을 필요는 없다. 더구나, 어떤 상태하에서, 회전 속도에 차이가 존재할때 포지티브 커플링(88)의 시프팅이 가능하도록 동기 수단의 형상을 적절하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 동기 수단은, 기어 변환기(84)의 싱크로나이저(86)이든지 또는 도 1에서 구동 트레인(10)의 기어 변환기(44 내지 54)의 싱크로나이저든지간에, 부분 부하시 속도 매칭 처리가 슬립 작용으로 실행되도록 형상되어진다. 부분 부하시 작용능력은 각 기어의 기어비에 의해 동기 수단이 슬립작용에서 최대 모터 토크를 전달하지 못하고, 최대 모터 토크의 75%를 전달함을 알 수 있다. 75%의 값은 모터가 비교적 작은 토크를 발생하는 작은 자동차에서 얻어질 수 있다. 높은 토크를 가지는 자동차에서는 이러한 단위 센트 값이 예를들면 50% 또는 30%로 더욱 작아질 수 있다.
도 6은 시프팅 시간의 함수에 대한 시프팅 동안의 회전 속도의 다이어그램을 도시한다. 시프팅 회전 속도는 기어가 변환될때 존재하는 자동차 모터의 회전속도이다. 시프팅 회전 속도는 대안적으로 기어 변환에서 포지티브 방법으로 서로 연결되어지는 요소(아이들러 및 축)사이의 속도 차이로 해석할 수 있다. 시프팅 시간은 명령 감지에서 뉴 기어가 맞물려지고 클러치가 완전하게 폐쇄되는 상태가 될때까지 기어를 변환시키는 시간 간격이다.
도 6에서는 시프팅 시간과 시프팅 회전 속도가 관련된 다양한 시프팅을 나타내는 세개의 영역이 도시된다. 기어 변환동안 경계 조건은 시프팅 시간 및 시프팅 회전 속도를 포함한다.
방법 "B"는 낮은 시프팅 회전 속도에서 폐쇄된 클러치와 기어 변환을 나타낸다. 방법 "C"는 높은 시프팅 회전 속도에서 개방된 시동 클러치와 기어 변환을 나타낸다. 방법 "A"(Aa 및 Ab를 포함하는)는 시동 클러치의 슬립작용과 함께 중간 시프팅 회전 속도에서 발생된다. 방법 "A" 및 "B"는 500 내지 1000ms의 범위의 시프팅 시간을 가지는 안정한 시프팅을 얻을 수 있고, 방법 "C"의 목적은 <200ms의 스위칭 시간을 가지는 방법으로 시프트하기 위한 것이다.
방법 "Aa", "Ab", "B" 및 "C"의 관계는 도 7a 내지 7d에서 설명되어진다. 도 7에서 실선은 시동 또는 마찰 분리 클러치의 제어 신호를 나타낸다. 띠선은 올드 기어의 기어 시프트 클러치의 제어 신호 또는 분리되는 기어를 나타낸다. 포인트 선은 뉴 기어의 싱크로나이저 또는 결합되어지는 기어의 제어 신호를 나타낸다.도 7에서 점선은 제어 신호를 나타낸다. 모터에 대한 제어 신호는 때때로 점선 아래에 위치된다.
처음에는, 시프팅 방법 "Aa"용 상태도가 설명되어진다. 시작부분에서는 클러치가 폐쇄되며, 올드 기어는 결합되어지고 뉴 기어의 싱크로나이저는 부하가 자유로워진다. 단계 Ⅰ에서 모터의 토크는 감소된다. 기어의 싱크로나이저가 결합되어지는 작용에 의해, 토크 전달이 발생되고, 분리되어지는 기어의 부하 감소가 생기게 된다. 단계 Ⅰ의 끝에서는 싱크로나이저상에 토크가 모터 토크와 동등하게 된다. 토크는 부분 부하상태에서 시프팅하기 적당한 싱크로나이저보다 적어진다.
단계 Ⅱ에서, 올드 기어는 분리되고, 토크는 거의 없어지게 된다. 속도의 매칭은 결합되어지는 기어에서 시작된다. 싱크로나이저상에 토크는 일정하게 유지되고 모터의 토크는 더욱 감소된다. 싱크로나이저에서 속도의 차이가 감소되어진다. 구동 축의 속도는 싱크로나이저상에 초과되는 토크때문에 제동되지 않는다.
단계 Ⅲ에서, 결합되어지는 기어의 매칭 속도가 결정된다. 매칭을 서포트하기 위하여, 시동 클러치는 슬립상태로 작동되어진다. 차동장치의 속도 및 기울기의 차이는 시동 클러치를 가동하는 것에 의해, 예를들면 슬립 토크의 변화에 의해 제어되어지며 조정되어진다.
단계 Ⅳ에서, 결합되어지는 기어의 회전 속도는 원하는 윈도우(속도 차이가 0으로 제한되는 경우에, 속도 차이는 일반적으로 허용됨)내에 존재한다. 뉴 기어는 맞물려진다. 마지막으로, 단계 Ⅴ에서 시동 클러치가 폐쇄되어 모터의 동기가 발생된다.
방법 "Aa"의 목표는 가능한 평행한 기울기를 가지면서 속도 차이가 제로가 되도록, 시동 클러치에서 편차를 통한 싱크로나이저의 속도 매칭을 제어하고 조정하는 것이다. 이것은 요동이 자유로운 고착 단계로 전달시키는 것에 의해 얻어진다.
시프팅 방법 "Ab"은 방법 "Aa"의 단계 Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ 및 Ⅴ에서와 동일하게 진행된다. 단계 Ⅲ에서, 시동 클러치는 속도 매칭을 서포트하도록 가동되어지며 형성된 슬립 토크를 구비하도록 제어되어진다. 결합되어지는 기어와 함께 포지티브 맞물림에 도달하기전에, 예를들면 단계 Ⅳ전에, 클러치는 점차적으로 다시 폐쇄되어진다. 이 경우에, 토크는 슬립 증가에 의해 마찰 수단의 고착 단계의 변화가 제거될때 감소된다.
방법 "Ab"에서, 슬립 토크는 싱크로나이저에서 제어 및 조절에 필요한 매칭 속도 차이를 감소시키도록 조절되어지며, 어떤 경우든 속도의 빠른 매칭을 허용한다. 고착 단계는 자동차의 요동에 이르도록 비교적 경사가 급하게 된다. 이 요동은 단계 Ⅲ의 시동 클러치에서 슬립 토크를 증가시키는 것에 의해, 선택적으로 조절되지는 않고 제어하는 것에 의해, 감소되어질 수 있다.
방법 A(예를들면, Aa 및 Ab)에서 토크 차이는 시동 클러치와 싱크로나이저사이에서 조절되어진다. 싱크로나이저에서 토크 초과는 입력 단부와 출력 단부의 회전 속도를 매치시키도록 사용되어진다.
하기에서는, 방법 B의 기어 변환을 도 7c를 참조하여 설명한다. 방법 A와 대조적으로, 방법 B에서는 시동 클러치가 작동되지 않는다. 그렇지 않으면, 처리가 방법 "Aa"와 유사하고, 차이점은 간단하게 설명한다. 이것은 단계 Ⅱ에서 모터 토크를 최소 값으로 제어하거나 또는 조절하도록 사용될 수 있다. 단계 Ⅲ에서, 토크는 싱크로나이저의 부착 단계 변화가 모터 토크 증가에 의해 제거될때 감소된다.
방법 B에 대한 제어 수단은 단지 싱크로나이저만이 제어되기 때문에 방법 A보다 비용이 적게 든다. 게다가, 싱크로나이저에서 토크 요동의 시스템 감도는 동기되어지는 질량이 크기때문에 방법 A보다 적게 된다. 그러나, 다소 긴 동기 시간이 발생하게 된다. 또한 싱크로나이저로 에너지 입력이 커지게 된다.
하기에서는, 방법 C에 따른 기어 변환을 도 7d를 참조하여 설명한다. 단계 Ⅰ에서, 클러치의 개방과 모터 토크의 감소는 동시적으로 또는 다소 지연되게 발생된다. 동시에, 토크는 싱크로나이저를 가동시키는 것에 의해 결합되어지는 기어에 전달되어지고, 이것으로 올드 기어상에 로드가 감소된다. 단계 Ⅰ의 끝에서는, 싱크로나이저의 토크가 대략 모터 토크(기어비의 계산하여)와 동일하게 된다. 이것은 상기 방법 "Aa"의 단계 Ⅰ과 동일하게 유지된다.
방법 C의 단계 Ⅱ에서는, 토크가 거의 완전하게 자유롭기 때문에 올드 기어가 분리되어진다. 속도 매칭은 결합되어지는 기어에서 발생된다. 싱크로나이저에서 토크는 일정하게 유지되고 속도 차이는 감소되어진다.
단계 Ⅲ에서, 결합되어지는 기어의 속도 매칭이 설립되고, 클러치는 초기에 완전하게 개방된다. 단계 Ⅲ의 끝에서, 결합되어지는 기어에서 포지티브 맞물림에 도달하기 전에, 클러치는 다시 점차적으로 폐쇄되어진다. 이 경우, 토크는 싱크로나이저의 고착단계 변화에서 감소되고 슬립 토크를 증가시키는 것에 의해 제거되어진다.
단계 Ⅳ에서, 결합되어지는 기어에서의 회전 속도는 소망의 윈도우(속도차이가 "0"으로 제한되는 경우에 속도 차이는 허용될 수 있다)안에 존재한다. 뉴 기어는 맞물려진다. 이 후에, 시동 클러치는 완전하게 폐쇄되어지고 모터는 동기된다.
방법 C는 스포티 시프팅 및/또는 킥다운(kickdown)용으로 사용되어진다. 짧은 시프팅 시간은 시프팅의 오버래핑형과 동기화되는 작은 지름때문에 길어진다. 구동 차단은 단계 Ⅲ의 일부분에서 시동 클러치가 완전하게 개방되기 때문에 발생된다. 그러나 차단은 아주 짧게 유지할 수 있다.
주어진 경계 조건에 따라 하나의 구동 트레인에서 기본적으로 다른 시프팅 방법을 적용하는 것에 의해 플렉시블하고 선택적으로 적용가능한 작용을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 여섯개의 전진 기어보다 적게 또는 많은 기어를 가지는 변속기에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 십자형 조립으로 설계되는 변속기에서도 적용가능하다.
본 발명은 상기와 같은 구성, 즉 입력측에서 두개의 마찰 클러치를 제공할 필요가 없으며 구동 트레인의 기어 시프트 클러치는 포지티브 맞물림이 되도록 형상되어지기 때문에, 결합된 기어를 가지는 전체 엑추에이터 메카니즘이 축소되고부가적인 에너지가 수단이 불필요해짐으로서, 신뢰성 및 효율성을 향상시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 구동 트레인의 동일한 기어 변환은 각각의 상태에 따른 세 모드중 한 모드로 실행되어져, 각 상태에 따라, 더욱 안정된 시프팅을 할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 엑추에이터(60)에 의해 가동되어지고 자동차의 모터(12)와 함께 입력측에 연결되어지는 하나의 마찰 클러치(14);
    대응하는 전진 기어(1-6)와 결합 및 분리되는 다수의 제 1 휠 세트(30,40) 및 대응하는 다수의 포지티브 기어 시프트 클러치(44-54)를 포함하고 마찰 클러치(14)의 출력측에 연결되어지는 단계식 변속기(16); 상기 기어 시프트 클러치는 상기 기어(1-6)와 결합 및 분리되는 다수의 제 2 엑추에이터(62,64,66)에 의해 가동되어지면서 각각 동기 수단을 구비하며, 및
    서로 병렬되는 제 1 엑추에이터(60)와 제 2 엑추에이터(62,64,66)를 제어하는 제어기(70)를 포함하는 자동차용 자동화 구동 트레인에 있어서,
    상기 동기 수단은 부분 부하에서도 동기 가능하고 상기 제어기(70)는 동일한 구동 트레인(10;80)이 기어 변환의 조건에 따른 세 모드(A,B,C)중 한 모드로 기어 변환을 실행하여 제어되어지도록 상기 엑추에이터(60,66)를 제어하고, 여기서 기어 변환의 상기 세 모드(A,B,C)는 개방(C)되거나, 폐쇄(B)되거나 또는 슬립(A)되는 마찰 클러치(14)와 함께 발생되는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동화 구동 트레인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 엑추에이터(62,64,66)중 하나는 두개의 기어 시프트 클러치(44,50또는 46,54 또는 58,52)를 제어하도록 형성되어지며, 상기 두개의 기어 시프트 클러치(44,50 또는 46,54 또는 48,52)는 서로 이웃하지 않는 기어(1,4 또는 2,6 또는 3,5)와 협력되어지고 또 다른 두개의 기어(2-3,3-4,4-5;1-4,3-5)는 두개의 기어(1-4,2-5,3-6;1-5,2-6)사이에 놓여지는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동화 구동 트레인.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 싱크로나이저 수단은 6°이상의 원추형 각도를 구비하는 원추형 싱크로나이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동화 구동 트레인.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 싱크로나이저 수단은 멀티-디스크 싱크로나이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동화 구동 트레인.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어 시프트 클러치는 엑추에이터에 의해 가동가능한 슬라이딩 슬리브상에 비대칭 상부 티스를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동화 구동 트레인.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어 시프트 클러치는 엑추에이터에 의해 가동가능한 슬라이딩 슬리브상에 또는 커플링 몸체상에 백 커팅을 구비하지 않은 기어 티스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동화 구동 트레인.
  7. 제 1 엑추에이터(60)에 의해 가동되어지고 자동차의 모터(12)와 함께 입력측에 연결되어지는 하나의 마찰 클러치(14), 및
    대응하는 전진 기어(1-6)와 결합 및 분리되는 다수의 제 1 휠 세트(30,40)와 대응하는 다수의 포지티브 기어 시프트 클러치(44-54)를 포함하고 마찰 클러치(14)의 출력측에 연결되어지는 시프트 변속기(16)를 포함하고, 상기 기어 시프트 클러치는 상기 기어(1-6)와 결합 및 분리되는 다수의 제 2 엑추에이터(62,64,66)에 의해 가동되어지면서 각각 동기 수단을 구비하고, 여기서 상기 제 1 엑추에이터(60) 및 제 2 엑추에이터(62,64,66)는 기어 변환동안에 병렬 방법으로 제어되어지는 자동차의 구동 트레인 제어 방법에 있어서,
    상기 동기 수단은 부분 부하에서도 동기 가능하고, 동일한 구동 트레인(10;80)이 기어 변환의 조건에 따른 세 모드(A,B,C)중 한 모드로 기어 변환을 실행 제어하도록 상기 엑추에이터(60-66)가 제어되어지며, 여기서 기어 변환의 세 모드(A,B,C)는 개방(C)되거나, 폐쇄(B)되거나 또는 슬립(A)되는 마찰 클러치(14)와 함께 발생되는 것을 특징으로 하는 자동차의 구동 트레인 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    마찰 클러치(14)가 폐쇄되고 슬립되면서 기어 변환(A;B)되는 동안에, 결합되어지는 기어(예를들면 2)의 싱크로나이저는 변속기의 입력부에서 토크(MM)가 존재하도록 올드 기어와 분리되기전에 슬립상태로 작동되어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 구동 트레인 제어 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    기어 변환 동안에, 결합된 기어(예를들면, 1)와 분리되기 전에, 협력되는 기어 시프트 클러치(예를들면, 44)는 분리되는 방향으로 바이어스되어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 구동 트레인 제어 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    기어 변환(A;B) 동안에, 마찰 클러치(14)는 부분적으로 개방되고 및/또는 모터(12)에서 공급되는 토크(MM)는 모터 엑추에이터(68)에 의해 감소되어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 구동 트레인 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    단계식 변속기(16)의 입력측에서 존재하는 토크는 토크가 싱크로나이저에서 협력되는 기어 휠(예를들면 32)의 아이들러로 전달될때, 결합된 선행 기어(예를들면,1) 분리후, 결합되는 기어(예를들면 2)의 맞물림동안이나 동기 속도에 도달한 후에, 짧은 시간(Δt)동안 감소되어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 구동 트레인 제어 방법.
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