KR100380493B1 - 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법에 관한 것으로, 댐퍼클러치의 직결시 외기의 온도를 감안하여 보정온도를 선정한 다음, 이 보정온도 만큼의 유온의 상승이 이루어진 시점까지 댐퍼클러치의 직결을 지연시킴으로써, 댐퍼클러치의 직결후 정상상태로 상승하여 유지되는 작동유의 유온이 적정수준에 도달할 수 있도록 하여 정상적인 변속 품질의 발휘를 가능하게 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 외기의 온도를 판단하는 단계와, 판단된 외기의 온도에 따라 댐퍼클러치의 직결시점을 결정하기 위해 직결온도를 보정하는 단계 및, 이 보정된 온도에 이르기까지 작동유의 유온이 상승된 경우에 한해 댐퍼클러치의 직결을 위한 동작제어를 수행하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법{control method of damper clutch for automatic transmission}

본 발명은 자동변속기의 댐퍼클러치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 시동시 외기의 온도에 판단하고서 판단된 외기의 온도에 따라 댐퍼클러치의 직결을 결정하기 위한 보정온도를 선정하고서, 선정된 보정온도에 따라 댐퍼클러치의 직결을 제어하도록 함으로써, 변속 품질의 향상을 도모할 수 있도록 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기에 구비된 토오크 컨버터는 엔진의 크랭크축과 변속기 사이에 위치하여 엔진으로부터 발생된 토오크를 증배시켜 변속기의 입력축으로 전달하도록 된 것인 바, 상기 토오크 컨버터는 엔진의 크랭크축으로부터 변속기의 입력축으로 동력전달을 함에 있어 효율을 향상시켜 연비를 향상시킬 수 있도록 상기 엔진의 크랭크축과 변속기의 입력축 사이를 직결시키기 위한 댐퍼클러치를 부가하여 구비하고 있는 데, 통상적으로 상기 댐퍼클러치는 연비의 향상이라는 측면을 고려하여 가능한 한 더 많은 시간동안에 걸쳐 직결상태로 전환되고 있는 실정이다.

그리고, 상기와 같은 댐퍼클러치의 직결은 자동변속기의 변속제어부로부터 제어되는 작동압에 의해 이루어지는 바, 상기 댐퍼클러치의 직결을 위한 작동조건으로는 크게 자동변속기용 오일(통상 ATF로 통칭되는 것으로, 이하에서는 작동유로 기재함)의 온도가 대략 30℃ 정도인 일정상태 이상이고, 변속단이 주차와 중립 및 후진레인지가 아니며, 차량의 운전 상태가 변속패턴상으로 볼 때 작동영역 이내인 한편, 변속중이 아님과 더불어 변속단이 주행레인지 3속과 4속 이상인 경우로 한정된다.

이에 따라, 주행중 차속과 스로틀 개도가 소정치 이상임과 더불어 변속단이 3속과 4속 이상인 상태에서 작동유의 유온이 일정상태 이상으로 상승하는 경우에는 상기 댐퍼클러치가 동작되면서 엔진으로부터 전달되는 구동력을 변속기의 입력축으로 직결시켜 전달하므로 연비의 향상을 도모할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 주행중 작동유의 유온이 일정상태 이상으로 상승하여 상기 댐퍼클러치가 직결된 다음에는, 상기 작동유는 주로 토오크 컨버터의 임펠러 및 터빈측 블레이드와의 사이에서 발생되는 슬립에 의한 마찰열을 매개로 대략 80~100℃ 정도로 상승하여 정상상태에 이르게 되는 바, 이때의 유온이 작동유에 있어 정상적인 작동온도가 되는 것이며, 또한 이때의 온도 영역에서 변속 품질을 위한 튜닝이 가장 정교하게 이루어지므로, 상기 작동유에서 정상상태의 온도 영역은 80~100℃ 정도로 유지하는 것이 변속 품질의 측면에서 고려할 때 가장 유리하다.

그런데, 종래의 자동변속기에서는 주행하고 있는 지역의 주변 대기압의 정도에 따라 댐퍼클러치의 작동영역을 변화시키거나, 엔진으로부터 변속기로 전달되는 구동력의 저하를 보상시켜 변속시 발생되는 충격을 완화시켜 주기 위한 제안은 있었지만, 외기의 온도에 따른 작동유의 유온을 고려하여 댐퍼클러치의 작동을 제어하는 기술은 없었다.

즉, 동절기나 북유럽 및 북미 지역과 같이 외기의 온도가 낮은 지역에서 차량이 주행하는 경우에는 상기 토오크 컨버터내 댐퍼클러치가 상기의 해당 조건을 만족한 상태에서 직결된 다음에도, 상기 작동유의 유온이 80~100℃ 정도의 영역에도달하도록 상승하지 못하고 이보다 낮은 온도의 영역에서 정상상태로 유지되는 바, 이는 상기 토오크 컨버터에서 슬립에 의해 발생하는 발열량에 비해 토오크 컨버터로부터 온도가 낮은 외부로 전열되는 방열량이 더 크기 때문이다.

즉, 일례로서 도 1에 도시된 바와 같이, 동절기나 북유럽 및 북미 지역과 같이 외기의 온도가 낮은 지역에서 차량이 주행하는 경우에는 상기 토오크 컨버터내 댐퍼클러치가 상기의 해당 조건을 만족한 상태에서 직결된 다음에도, 상기 작동유의 유온이 정상적인 경우에서와 같이 80~100℃ 정도의 영역(실선으로 도시됨)에 도달하도록 상승하지 못하고, 이보다 낮은 비정상적인 온도의 영역(점선으로 도시됨)에서 정상상태로 유지되는 바, 이는 상기 토오크 컨버터에서 슬립에 의해 발생하는 발열량에 비해 토오크 컨버터로부터 온도가 낮은 외부로 전열되는 방열량이 더 크기 때문이다.

따라서, 외기의 온도가 낮은 지역에서 댐퍼클러치의 작동후 작동유의 유온은 상기 토오크 컨버터의 큰 방열량으로 인해 80~100℃ 정도의 영역에서 정상상태를 이루지 못하고, 이 보다 낮은 온도의 영역에서 정상상태를 이루게 되며, 이 결과 변속 품질이 떨어지게 되는 단점이 있다.

부연하여 설명하자면, 동절기와 같이 차량이 주행하고 있는 지역의 외기의 온도가 낮은 경우에 있어 댐퍼클러치의 직결은 상기 언급한 바와 같은 여러 조건만 충족되면 자동적으로 이루어질 수 밖에 없으며, 이에 따라 상기 댐퍼클러치의 직결후 작동유의 유온은 튜닝시 설정된 온도 보다 낮은 온도에서 정상상태를 이룸에 따라 변속시 변속 품질이 저하되는 것은 필연적일 수 밖에 없다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 댐퍼클러치의 직결시 외기의 온도를 감안하여 보정온도를 선정한 다음, 이 보정온도 만큼의 유온의 상승이 이루어진 시점까지 댐퍼클러치의 직결을 지연시킴으로써, 댐퍼클러치의 직결후 정상상태로 상승하여 유지되는 작동유의 유온이 적정수준에 도달할 수 있도록 하여 정상적인 변속 품질의 발휘를 가능하게 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외기의 온도를 판단하는 단계와, 판단된 외기의 온도에 따라 댐퍼클러치의 직결시점을 결정하기 위해 직결온도를 보정하는 단계 및, 이 보정된 온도에 이르기까지 작동유의 유온이 상승된 경우에 한해 댐퍼클러치의 직결을 위한 동작제어를 수행하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에서 상기 외기의 온도를 판단하는 단계는 시동 초기의 작동유의 유온을 검출하는 과정과, 최초 소정 시간에 걸쳐 토오크 컨버터의 발열량에 대한 작동유의 유온의 상승률을 구하는 과정 및, 상기 토오크 컨버터의 발열량에 따른 작동유의 유온의 상승률에 의해 외기의 온도를 추정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 댐퍼클러치의 직결온도를 보정하는 단계는 댐퍼클러치의 직결시 작동유의 유온이 변속기의 튜닝시 설정된 범위의 온도에서 정상상태를 이룰 수 있도록 다양한 범위의 외기의 온도에 따라 상이한 정도의 보정량을 시험적으로 산출한 맵데이터를 이용하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 댐퍼클러치의 직결후 작동유의 유온이 각각 정상적인 경우와 비정상적인 경우에 이르는 상태를 도시한 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 댐퍼클러치의 제어방법을 구현하기 위해 토오크 컨버터의 속도비에 따른 토오크 컨버터 용량계수와 전달효율을 구할 수 있도록 하는 토오크 컨버터의 특성 곡선을 도시한 그래프.

도 3은 다양한 경우의 외기의 온도에 따라 토오크 컨버터의 발열량 대비 작동유의 유온의 변화를 도시한 그래프.

도 4는 다양한 범위의 외기의 온도에 따라 댐퍼클러치의 직결시점을 제어하기 위해 작동유의 유온에 대한 보정량을 선정하기 위한 맵데이터를 도시한 표.

도 5는 외기의 온도를 판단한 다음 댐퍼클러치의 직결온도를 보정한 경우에 있어 댐퍼클러치의 직결후 정상상태에 이르는 작동유의 유온의 변화를 도시한 그래프.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 댐퍼클러치의 직결을 위한 제어방법은, 외기의 온도를 판단하는 단계와, 판단된 외기의 온도에 따라 댐퍼클러치의 직결시점을 결정하기 위해 직결온도를 보정하는 단계 및, 이 보정된 온도에 이르기까지 작동유의 유온이 상승된 경우에 한해 댐퍼클러치의 직결을 위한 동작제어를 수행하는 단계를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 외기의 온도를 판단하는 단계는 시동 초기의 작동유의 유온을 검출하는 과정과, 최초 소정 시간에 걸쳐 토오크 컨버터의 발열량에 대한 작동유의 유온의 상승률을 구하는 과정 및, 상기 토오크 컨버터의 발열량에 따른 작동유의 유온의 상승률에 의해 외기의 온도를 추정하는 과정을 거쳐 이루어지는 바, 이는 충분히 주차된 상태에서 최초 엔진의 시동이 걸린 경우에서는 작동유의 유온이 외기의 온도와 거의 일치한다고 가정할 수 있으나, 이에 반해 잠깐 동안의 시동을 끈 다음 재시동시 작동유의 유온은 외기의 온도와 일치하지 않고 외기에 비해 비교적 높은 상태이기 때문에, 외기의 온도를 판단함에 있어 작동유의 유온으로부터 산출함에 따른 오류를 범하지 않도록 하기 위함이다.

이 경우에 있어, 상기 시동 초기의 작동유의 유온 검출은 자동변속기에 구비된 오일온도검출용 센서를 통해 이루어지고, 최초 소정 시간동안에 걸쳐 작동유의 유온 상승률(dT)도 역시 오일온도검출용 센서를 매개로 산출이 가능하다.

그리고, 상기 소정 시간동안의 토오크 컨버터의 발열량에 대한 작동유의 유온 상승률(dT/dQ)을 산출함에 있어, 상기 토오크 컨버터의 발열량(Q)은 소정 시간동안의 토오크 컨버터로 입력되는 에너지와 토오크 컨버터로부터 출력되는 에너지 사이의 차이로부터 산출될 수 있는 바, 이에 대한 관계식을 구하면 다음과 같다.

상기 식에서,

(토오크 컨버터 해석시 산출되는 실험식임)이므로,

으로 유도되고,

상기의 식에서,

이므로,

으로 정리될 수 있다.

한편, 상기 식에서

Q는 토오크 컨버터의 발열량이고,

T_E와 N_E는 각각 엔진의 토오크와 회전수,

T_TN_T는 각각 토오크 컨버터의 토오크와 회전수,

c는 토오크 컨버터의 용량계수이며,

η는 토오크 컨버터의 전달효율이다.

또한, 상기의 관계식으로부터 엔진의 초기 시동시 토오크 컨버터의 속도비(SR)에 따른 토오크 컨버터 용량계수(c)와 전달효율(η)을 구할 수 있는 바, 이는 토오크 컨버터의 성능시험결과 얻어지는 도 2에 도시된 토오크 컨버터의 특성 곡선으로부터 해당 속도비에 대한 토오크 컨버터의 용량계수와 전달효율이 결정되며, 이 경우에 있어 상기 토오크 컨버터의 속도비는 하기의 식으로부터 산출된다.

이 경우, 상기 터빈의 회전수는 자동변속기의 펄스제너레이터(PG-A)에서 측정될 수 있는 것이고, 엔진의 회전수는 크랭크 포지션 센서로부터 측정될 수 있는 것이다.

따라서, 상기의 관계식으로부터 엔진의 초기 시동시 토오크 컨버터의 속도비에 따른 토오크 컨버터의 발열량이 구해진 상태에서, 이 토오크 컨버터의 발열량에 대한 작동유의 유온의 상승률을 구하고, 이를 해당 외기의 온도에 따른 작동유의 유온의 상승률과 대비하여 현재 외기의 온도를 추정할 수 있게 되는 데, 이는 다음의 과정을 통해 이루어진다.

즉, 상기 토오크 컨버터의 발열량에 대한 작동유의 유온의 상승률로부터 현재 외기의 온도를 추정하는 과정은 도 3에 도시된 토오크 컨버터의 발열량 대비 다양한 범위의 외기의 온도에 따른 작동유의 유온의 변화를 측정하여 기록한 그래프로부터 가능한 바, 상기 토오크 컨버터의 발열량에 대한 작동유의 유온의 상승률과해당 외기의 온도로부터 토오크 컨버터의 발열에 따른 작동유의 유온의 변화율이 서로 일치하는 경우를 찾게 되면, 시동시는 물론 재시동시에도 현재의 외기를 비교적 정확하게 추정할 수 있게 된다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 도 3에서(A),(B),(C)로 도시된 토오크 컨버터의 발열량 대비 외기의 온도가 20℃,0℃,-20℃에 해당되는 경우에 있어 작동유의 유온의 변화를 나타내고 있는 데, 특히 (D)의 경우에는 현재 작동유의 유온이 20℃에서 시작하여 토오크 컨버터의 발열에 의해 상승되는 작동유의 유온을 나타내고 있다.

이와 같은 상기 (D)의 경우는 최초 작동유의 유온이 (A)와 동일하나, 토오크 컨버터의 발열량에 대한 유온의 상승률이 서로 상이하므로, 현재 외기의 온도가 20℃가 아님을 확인할 수 있고, 아울러 (D)의 경우에는 토오크 컨버터의 발열량 대비 유온의 상승률이 오히려 (B)의 경우와 동일하므로, 현재 외기의 온도가 0℃임을 추정할 수 있다.

즉, 상기 (D)의 경우는 엔진의 재시동시 작동유의 유온이 현재 외기의 온도와 일치하지 않은 경우를 예시하는 것이다.

따라서, 상기와 같은 과정을 통해 토오크 컨버터의 발열량으로부터 작동유의 유온의 상승률을 비교하여 현재 외기의 온도를 추정하게 되고, 이후 해당 외기의 온도에 상응하는 댐퍼클러치의 직결시 온도의 보정량을 결정해야 한다.

한편, 상기 외기의 온도에 따른 댐퍼클러치의 직결시 온도의 보정량의 결정은 댐퍼클러치가 직결된 다음에 작동유의 유온이 정상상태를 이루는 경우에 있어,이 정상상태에서의 작동유의 유온이 자동변속기의 변속 품질을 만족할 수 있는 수준인, 예컨대 변속기의 튜닝시 설정된 범위의 온도인 80~100℃에 도달할 수 있을 지를 실험적으로 산출하여 이를 맵데이터화한 도 4에 도시된 표를 근거로 온도의 보정량을 선정하면 된다.

즉, 도 4에 도시된 표는 다양한 범위의 외기의 온도에서 댐퍼클러치가 직결된 다음에, 작동유의 유온이 80~100℃ 범위의 정상상태를 이룰 수 있도록 함에 있어, 통상적으로 댐퍼클러치가 직결되는 온도인 30℃에 추가로 어느 정도의 상승된 온도를 감안할 지를 결정할 수 있게 하는 보정량을 선정한 맵데이터인 것이다.

다시 말하자면, 현재의 외기의 온도에 따라 보정량을 선정하고서, 이 선정된 보정량을 통상적으로 댐퍼클러치를 직결시키는 온도인 30℃에 추가하여 얻어진 온도에서 댐퍼클러치를 직결시키게 되면, 직결후 정상상태로 이르는 작동유의 유온이 정상적인 변속 품질을 구현할 수 있는 변속기의 튜닝시 설정된 범위인 80~100℃에 도달할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 외기의 온도에 따른 작동유의 정상상태 온도에 이르기까지 필요로 하는 보정량의 선정이 있은 다음, 변속제어부는 댐퍼클러치를 직결시키고자 할 때 현재 작동유의 유온을 검출하고서 검출된 유온이 보정량을 감안한 온도에 도달하면, 이때서야 비로소 댐퍼클러치 제어솔레노이드밸브를 제어하여 댐퍼클러치를 직결상태로 전환시키게 된다.

즉, 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 외기의 온도가 낮은 지역을 주행중인 차량이 30℃보다 높은 보정량을 감안한 온도(X)에서 댐퍼클러치의 직결후 정상상태에 이르는 작동유의 유온은, 상온에서 주행중인 차량이 30℃에서 댐퍼클러치의 직결이 있은 후 정상상태를 이루는 80~100℃ 영역과 상응하게 상승될 수 있으므로, 변속 품질이 만족될 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 보정량을 감안한 온도에서 댐퍼클러치의 직결이 이루어지게 되면, 직결후 작동유의 유온이 토오크 컨버터로부터 전열되는 열을 받아 정상상태를 이루는 경우에 있어 80~100℃의 범위까지 상승할 수 있게 되므로, 변속시 발생되는 변속 품질의 저하와 같은 문제는 수반되지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법에 의하면, 댐퍼클러치의 직결시 외기의 온도를 판단함에 있어 엔진의 재시동시 작동유의 유온이 실제 외기의 온도와의 차이가 있는 경우에도 외기의 온도를 정확하게 추정한 다음, 직결시점을 결정하는 작동유의 유온이 선정된 보정량을 감안한 온도에 도달하는 시점에서 댐퍼클러치를 직결시킴으로써, 정상상태로 도달하는 작동유의 유온이 변속 품질의 튜닝시 설정 온도인 80~100℃영역에 이를 수 있도록 하여 변속시 충격의 발생을 줄일 수 있게 되는 것이다.

Claims (8)

1. 외기의 온도를 판단하는 단계와, 판단된 외기의 온도에 따라 댐퍼클러치의 직결시점을 결정하기 위해 직결온도를 보정하는 단계 및, 이 보정된 온도에 이르기까지 작동유의 유온이 상승된 경우에 한해 댐퍼클러치의 직결을 위한 동작제어를 수행하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외기의 온도를 판단하는 단계는 시동 초기의 작동유의 유온을 검출하는 과정과, 최초 소정 시간에 걸쳐 토오크 컨버터의 발열량에 대한 작동유의 유온의 상승률을 구하는 과정 및, 상기 토오크 컨버터의 발열량에 따른 작동유의 유온의 상승률에 의해 외기의 온도를 추정하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 토오크 컨버터의 발열량은 하기의 관계식으로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.

   (관계식)
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 토오크 컨버터의 용량계수와 전달효율은 토오크 컨버터의 속도비에 따른 특성 곡선으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 토오크 컨버터의 속도비는 엔진의 회전수에 대한 터빈의 회전수의 비로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 외기의 온도는 토오크 컨버터의 발열량에 따른 작동유의 유온의 변화율을 산출한 다음, 토오크 컨버터의 발열량 대비 다양한 범위의 외기의 온도에 따른 작동유의 유온의 변화로부터 상호 유온의 변화율이 일치하는 것에 의해 추정하도록된 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 댐퍼클러치의 직결온도를 보정하는 단계는 댐퍼클러치의 직결시 작동유의 유온이 변속기의 튜닝시 설정된 범위의 온도에서 정상상태를 이룰 수 있도록 다양한 범위의 외기의 온도에 따라 상이한 정도의 보정량을 시험적으로 산출한 맵데이터를 이용하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 댐퍼클러치의 직결을 위한 동작제어를 수행하는 단계는 작동유의 유온이 추정된 외기의 온도에 따라 선정된 보정량을 감안한 온도에 도달하는 경우에 변속제어부가 댐퍼클러치 제어솔레노이드밸브의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 댐퍼클러치 제어방법.