기계·설비
[스크랩] 자동변속기 구조 및 구동원리
부산강태공
2015. 5. 28. 18:18
자동변속기 구조 및 구동원리 
| 자동변속기는 클러치와 변속기의 조작을 사람대신 기계가 대신 하도록 자동화한 것으로 엔진에서 발생한 동력을 자동으로 회전속도와 회전력을 변화시켜서 바퀴를 구동할 수 있도록 하는 장치이다 | |||
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자동변속기 동력전달 | 자동변속기 모습 | ||
| 분류 | |||
| 자동변속기를 분류하면 크게 두 가지로 분류할 수 있는데 전륜 구동형 자동변속기와 후륜 구동용 자동변속기로 나눌 수 있다 | |||
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[ 전륜 구동형 자동변속기 ] | [ 후륜 구동형 자동변속기 ] | ||
| 구성 | |||
| 자동변속기의 구성은 크게 토크컨버터(유체 클러치) 유성기어장치,변속제어기구로 구성되어 있다 | |||
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번호 | 명칭 | 번호 | 명칭 |
1 | 리버스 클러치 | 12 | 오일 펌프 |
2 | 오버드라이브 플레너터리캐리어 | 13 | 토크 컨버터 하우징 |
3 | 세컨드 브레이크 | 14 | 디퍼렌셜 |
4 | 로우&리버스 브레이크 | 15 | 트렌스퍼 드라이브기어 |
5 | 출력플래너터리 캐리어 | 16 | 다이렉트 플레너터리 기어셋트 |
6 | 하우징 | 17 | 다이렉트 클러치 |
7 | 드라이브 기어 | 18 | 리덕션 브레이크 |
8 | 언더드라이브 클러치 | 19 | 원웨이 클러치(다이렉트 선기어 |
9 | 토오크 컨버터 | 20 | 출력축 |
10 | 댐퍼 클러치 | 21 | 리어커버 |
11 | 댐퍼 클러치 | 22 | 오버 드라이브 클러치 |
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| 유체 클러치 구성 | |
| 그림과 같이 직선 방사선으로 많은 날개가 부착되어 있는 두 개의 날개바퀴로 구성되어 있으며 두동쪽 날개를 펌프 임펠러라고 하고 피동쪽 날개 바퀴를 터빈러너라 한다. 또한 펌프 임펠러는 크랭크 축에 연결되어 있고 터빈 러너는 변속기의 입력출에 연결되어 있다. | |
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[ 토크 컨버터 구조 ] | |
| 토크 컨버터 구성 | |
| 토크컨버터는 유체 운동에너지를 이용하여 토크를 자동으로 변환하는 장치를 말하며 펌프 터빈 스테이터의 3요소로 되어 있다. 아래 그림과 같이 유체 클러치에 프리 휠링(free wheeling)장치가 부착된 스테이터를 추가시키고 펌프와 터빈의 날개가 그림과 같이 나선형으로 되어 있다. | |
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| 유성기어장치 | |
| 유성기어장치는 등판길 주행 시나 요철도로와 같은데서는 토크 컨버터의 토크만으로는 부족하여 토크 컨버터의 보조 변속기구로 사용되고 또 후진을 가능하게 하는 장치로서 선기어(sun gear), 유성기어(planet gear), 유성기어캐리어(planet gear carrier), 링기어(ring gear) 등으로 구성된다. | |
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| 변속제어기구 | |
| 1.주요 구성부품 및 기능 | |
| 클러치 | |
| 4속 A/T의 변속기구는 3조의 다판식 클러치를 사용하고 5속 A/T는 4조의 클러치와 원웨이 클러치를 사용한다. 각 클러치의 리테이너는 정밀판금 부품으로 생산성과 경량화를 양립시켰다. |  |
| (1) 언더드라이브 클러치(under drive clutch) | |
| 언더드라이브 클러치는 4단 A/T의 경우 전진1,2,3속에 5단 A/T의 경우 전진 1,2,3,4속에 작동하여 입력축(Input Shaft)의 구동력을 언더드라이브 선기어에 전달한다. 작동유압은 피스톤(Piston)과 리테이너(Retainer) 사이의 피스톤 유압실에 작용하여 피스톤을 클러치디스크로 밀어 붙여 구동력을 리테이너로 부터 허브로 전달한다. |  |
| (2) 클러치내 원심 밸러스(balance)기구 | |
| 엔진이 고속 회전 시에는 피스톤(Piston) 유압실에 잔류하고 있는 오일(윤활 Oil)이 원심력을 받아 피스톤을 밀게 되나 피스톤과 피스톤 리턴 스프링 리테이너 사이에 충만되어 있는 오일에도 원심력이 발생되어 쌍방의 힘이 상쇄되므로 피스톤은 움직이지 않게 된다. 이에 따라 기존의 첵볼방식은 고속회전 시 첵볼기능에 한계가 있었으나 원심 발란스 기구를 적용함으로써 엔진의 고속화에 대응하게 되었다. | |
| (3) 리버스 클러치, 오버드라이버 클러치 | |
| 리버스 클러치는 후진 시 작동하여 입력축의 구동력을 리버스 선기어로 전달한다. 오버드라이브 클러치는 4속 A/T의 경우 에는 3,4속에서 작동하며 5속 A/T는 3,4,5속에서 작동하여 입력축의 구동력을 오버드라이브 플레너터리 캐리어 및 로우 리버스 애뉴러스 기어로 전달한다. 리버스 클러치와 오버드라이브 클러치의 구성품은 우측 그림과 같이 오버드라이브 클러치의 리테이너는 리버스 클러치 피스톤의 작동을 겸한다. 리버스 클러치의 작동 유압은 리버스 클러치 리테이너와 오버드라이브 클러치 리테이너 사이에 작용하여 오버드라이브 클러치 전체를 움직여 리테이너를 통해 허브로 전달한다. 또한, 쌍방의 클러치도 오버드라이브 클러치 피스톤의 내측의 유압 발란스 기구에 의해 원심력의 영향을 배제한다. | |
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피스톤 전후로 원심유압이 발생 | |
(Clutch 회전속도의 영향을 배제) | |
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| (4)다이렉트클러치 및 원 웨이 클러치(5단) | |
| 다이렉트 클러치는 4,5속에 작동하여 다이렉트 유성기어 캐리어와 다이렉트 선기어를 연결한다. 다이렉트 클러치의 부품구성은 우측 그림과 같이 작동유압은 피스톤과 리테이너 사이에 작용하여 피스톤을 움직여 피스톤이 클러치 디스크를 밀어붙이면 구동력을 리테이너로 부터 허브로 전달한다. 원웨이클러치는 스프러그 형식을 채용하여 1,2,3속에서 작동하여 회전방향을 한방향으로 회전하기 때문에 다이렉트 선기어가 우방향으로 회전하려고 하는 것을 저지한다. | |
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| 2조의 습식 다판 클러치를 사용한다. | |
| (1)로우리버스 브레이크,세컨드 브레이크 | |
| 로우리버스 브레이크는 1속, 후진(R), 중립(N), 주차(P) 시에 작동하여 로우 리버스 애뉼러스기어 및 오버드라이브 플레너터리 기어를 케이스에 고정한다. 로우리버스 브레이크의 구성품은 스냅링에 의해 케이스에 고정된 리액션 플레이트의 양측에 각 브레이크의 디스크 플레이트를 배치하고 있다. 세컨드 브레이크의 작동유압은 리테이너와 피스톤 사이에 작용하여 피스톤을 움직여 브레이크 디스크를 밀어 붙이는 힘을 발생시켜 케이스와 허브를 연결한다. 마찬가지로 로우 리버스 브레이크의 작동유압은 케이스와 피스톤 사이에 작용하여 피스톤을 움직여 케이스와 허브를 연결한다. 양 브레이크의 리턴 스프링은 웨이브형태의 코일 스프링을 사용한다. | |
| (2)리덕션 브레이크(5속 A/T) | |
| 리덕션 브레이크는 1,2,3속 리버스 파킹 및 중립 시 작동하여 다이렉트 선기어를 테이스에 고정한다.(R,1,2,3속에 1.4:1로 감속하여 출력하는 기능) 리덕션 브레이크는 피스톤에 의해 밴드가 체결되는 구조로 되어 있다. | |
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| 원리 | |
| 자동변속기의 구성은 크게 토크컨버터(유체 클러치), 유성기어장치, 변속제어기구로 구성되어 있다. | |
| 유체 클러치 | |
| 유체 클러치는 유체 커플링(fluid clutch)이라고도 하며 엔진의 회전력을 액체의 운동 에너지로 바꾸었다가 다시 동력으로 바꾸어서 유성기어부로 전달하는 클러치이다 | |
| 1. 원리 | |
| 두 개의 선풍기를 마주하게 놓고 한쪽 선풍기에만 스위치를 넣어 회전시키면 공기의 흐름에 의해 스위치를 넣지 않은 선풍기도 같이 회전하는데 이런 원리를 이용한 것이다. 즉, 두 개의 날개바퀴를 약간의 틈새를 두고 서로 마주하게 해서 한 개의 케이스 안에 넣고, 그 속에 효율이 좋은 액체를 가득 채운 상태에서 한쪽의 날개 바퀴를 회전시키면 액체의 흐름에 의해 맞은편 날개바퀴가 회전하여 동력이 전달된다. |  |
| 구동쪽의 펌프 임펠러가 회전하면 펌프에서의 오일 운동에너지가 터빈 날개에 전달되어 터빈이 회전하게 된다. 이때 오일은 펌프쪽으로 돌아오면서 와류 회전운동을 하는데 이 와류가 유체의 흐름을 저해하므로 중심부에 가이드링을 두어 유체의 충돌이 감소되도록 하고 있다. |  |
| 토크 컨버터(torque converter) | |
| 토크컨버터는 유체 운동에너지를 이용하여 토크를 자동으로 변환하는 장치를 말하며 펌프 터빈 스테이터의 3요소로 되어 있다. 토크컨버터는 유체클러치의 개량형으로 유체 클러치는 토크 변환을 1:1을 넘지 못하나 토크 컨버터는 2~3:1의 토크 변환이 일어나도록 되어 있다. | |
| 1. 원리 | |
| 토크 컨버터의 원리는 우측 그림에서와 같이 바퀴의 바깥 둘레에 많은 컵을 부착하고 노즐을 통해 유체를 분사하면 바퀴는 회전하지 않는다. 이때의 회전력은 노즐의 분출력을 1회만 사용한 것이기 때문에 회전력이 커지지 않으나 그림b와 같이 스테이터(오일의 흐름을 바꿔줌)를 부착하면 컵에 부딪히고 나온 유체의 방향을 바꾸어 다시 컵으로 되돌아가게 하면 유체가 컵에 부딪히는 회수가 많아지고 그만큼 회전력도 커진다. 이것이 토크 컨버터의 원리이다. |  |
| 2. 작동 | |
| 펌프는 크랭크 축에 연결되고 터빈은 변속기의 입력축(input shaft)에 스플라인으로 결합되어 있고,스테이터는 변속기 케이스에 고정된 스테이터축에 원웨이 클러치를 통해 부착되어있다. 토크 컨버터가 엔진에의해 회전하면 그 안의 오일은 원심력에의해 아래 그림과같이 순환운동을 시작한다. 이때 오일은 펌프에서 터빈쪽으로 분축되어 터빈에 회전력을 주면서 터빈의 안쪽으로 들어가 스테이터로 유출되고 스테이터에서 방향이 바뀌어 다시 펌프뒤에서 밀어주면 펌프의 회전을 돕는 결과가 되어 터빈에 가해지는 힘이 커지게되고 터빈의 회전력은 그만큼 더 증대된다. |  |
| 유성기어장치 | |
| 유성기어는 선기어, 링기어, 유성기어, 유성기어 캐리어로 구성되어 있으며 입력과 출력 요소로TJ는 선기어, 링기어, 유성기어 캐리어를 사용한다. 변속기 내부에서 유성기어장치는 직결, 감속, 증속, 중립, 역전 등을 만들 수 있는데 선기어, 링기어, 유성기어캐리어 등을 고정하거나 구동 또는 자유(free)상태로 하여 5가지 형태를 만들어서 적정한 가감속과 증속 후진 등을 가능하게 한다. | |
| 1. 원리 | |
| 1) 증속시의 유성기어장치 | |
| 그림에서와 같이 링기어를 입력, 유성기어 캐리어를 출력 조건으로 하였을 경우 선기어를 고정하고 링기어를 회전시키면 출력인 유성기어캐리어는 감속된다. 그림에서 유성기어 캐리어의 회전은 링기어잇수 대 선기어잇수에 의해 감속회전을 하게 된다. |  |
| 2) 증속시의 유성기어장치 | |
| 입력을 유성기어캐리어로하고 출력을 링기어로 하였을 경우로 선기어를 고정하고 유성기어캐리어를 회전시키면 링기어는 증속된다. 우측그림은 선기어고정, 유성기어캐리어를 회전시킨 경우로 링기어의 회전은 유성기어캐리어의 회전에 선기어잇수가 더해져 증속이 이루어진다. |  |
| 3) 역회전시의 유성기어장치 | |
| 선기어를 입력으로 하고 링기어를 출력으로 하였을 경우로 유성기어캐리어를 고정하고 선기어를 회전시키면 링 기어는 역전 감속된다. 우측의 그림은 유성기어캐리어를 고정하고 선기어를 회전시키는 경우를 나타낸 것으로 링기어의 회전은 선기어에 대하여 역전방향으로 회전하며 선기어잇수 대 링기어잇수에 의해서 감속이 된다. |  |
| 변속제어기구 | |
| 유압제어 시스템의 구성요소 및 작동 | |
| 1. 오일 펌프(oil pump) | |
| 오일 펌프는 토크 컨버터와 유압제어 기구에 작동유압을 공급하여 유성기어 세트, 입력축, 각종요소 등의 마찰부분에 윤활유압을 공급하고 있다. 신세대 자동변속기는 토로이코이드(trochoid)형 오일 펌프를 채용하였으며 오일펌프 하우징은 알루미늄 다이케스팅 소재로 경량, 소형화시켰다. | |
| 2. 밸브바디(valve body) | |
| 밸브바디를 변속기 측면의 차량의 전방향에 종측으로 장착하여 변속기의 저고가 낮게 되었다. 밸브바디 본체를 안쪽과 바깥쪽으로 2분할로 구성하여 유압회로의 일부를 A/T CASE에 설치하였다. 각 작동요소마다 솔레노이드 밸브 및 압력조절밸브를 설치하여 유압회로를 감소화하였고 밸브의 종류를 적게하였다. 라인압의 조정은 레귤레이팅 밸브로 행한다. 솔레노이드밸브가 고장난 경우에도 페일 세이프 밸브 및 스위치밸브의 움직임에 의해 3속 및 후진 주행이 가능하다. | |
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[ 오일 펌프 ] | [ 벨브 바디 ] |
| 3. 전자제어 시스템 구성도 | |
| 하이백(HIVEC) 자동변속기의 전자제어 특징은 수많은 운전자가 다양한 도로조건에서 행하는 여러 가지 최적의 수동변속 패턴이 컴퓨터에 입력되어 현재 주행상태에 가장 적합한 변속 패턴을 찾아주는 하이백 제어 시스템이 적용되었다. 다양한 도로 및 기후 조건을 분석해 변속을 제어하는 신경망 제어시스템과 개별 운전자의 운전 습관을 기억했다가 그에 맞춰 최적의 변속을 시행하는 학습기능도 추가되었다. 또한 4단에서 2단, 3단에서 1단 등으로 중간 단계를 거치지 않고 자동변속이 이루어지는 스킵시프트 기능이 적용되어 가속력을 높였고 자동변속이 차량의 안전한 출발을 유도하는 시프트록과 수동변속기 차량에서 이와 유사한 기능을 발휘하는 클러치 록이 적용되었다. | |
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| 제어 | |
| 1. P,N레인지 | |
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| 파킹 및 중립 시에는 모든 클러치가 해방 되기 때문에 입력축의 구동력은 플레너트리 캐리어에 전달되지 않는다. 단, 1속 및 리버스의 변속을 신속히 행하기 위하여 로우 리버스 브레이크와 리덕션 브레이크는 작동하여 변속 준비를 한다. P/N 레인지에서 L/R 브레이크와 RED 브레이크가 작동하는 이유는 P → R, N → R 변속 시나 N → D변속 시 작동요소가 모두 L/R 브레이크와 RED 브레이크가 작동해야 하므로 미리 작동시켜 놓은 것이다. 이렇게 함으로서 전진이나 후진 시 나머지 해당 요소 클러치 1개만 더 작동시키면 되므로 응답성이나 변속 쇼크를 줄이는 Control을 쉽게 할 수 있기 때문이다. HIVEC 5단 자동변속기는 단순 유성기어 장치가 3개조를 이루어 1속에서 5속, 후진까지 6단개의 변속비를 가지며 UD클러치(입력측)가 있는 주변속측과 DIR클러치(출력측)가 있는 부변속측이 있다. 위 그림에서 P와N 레인지 시는 주변속측 부변속측에 L/R브레이크와 RED브래이크가만 작동하므로 주변속측에 아웃풋 유성기어장치의 링기어만 고정하고 구동요소는 없으므로 주변속측은 출력이 없다. 그러므로 P와N 레인지에서는 바퀴로 구동력을 전달하지 못하는 것이다. | |
| 2. 1속 | |
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| UD클러치가 작동하면 주변속측 아웃풋 유성기어 장치의 선기어를 구동시킨다. L/R브레이크가 작동하면 주변속측 아웃풋 유성기어 장치의 링기어를 고정시킨다. OWC1는 주변속측 아웃풋 유성기어 장치의 링기어가 반시계 방향으로 회전하는것을 방지한다. 주변속측은 4단 변속기와 같이 주변속측 아웃풋 유성기어장치의 캐리어로 회전력이 출력된다. RED 브레이크가 작동하면 부변속측의 선기어가 고정된다. OWC2는 부변속측 유성기어 장치의 선기어가 시계방향으로 회전하는 것을 방지한다. | |
| 3. 2속 | |
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| 리버스 선기어가 고정되어 아웃풋 애뉼러스 기어로 부터의 구동력은 외주 보버드라이브 피니언이 리버스 선기어의 외주를 공전하는 형태로 오버드라이브 플레네터리 케리어를 우회전 시킨다. 오버드라이브 플레네터리 케리어는 로우 리버스 애뉼러스 기어와 연결되어 있기 때문에 로우 리버스 애뉼러스 기어도 우회전 한다. 즉, 로우 리버스 애뉼러스 기어의 자전분이 아웃풋 플레네터리 케리어의 회전에 가산되어 2속의 변속비를 얻는다. | |
| 4. 3속 | |
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| 오버드라이브 클러치와 언더드라이브 클러치가 동시에 작동하여 언더드라이브 선기어와 로우리버스 애뉼러스 기어와 회전수가 같게 되어 플레네터리 기어 셋트는 고정된 상태로 일체로 회전하여 직결상태가 된다. 부변속 장치는 속과 마찬가지이므로 3속의 변속비를 얻는다. | |
| 5. 4속 | |
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| 4속시에도 주변속 상태는 3속 상태와 마찬가지로 일체로 회전한다. 다이렉트 애뉼러스 기어로 부터 다이렉트 피니언 기어를 경유하여 다이렉트 선기어를 좌측방향으로 회전시킨다. 이때 다이렉트 클러치에 의한 다이렉트 선기어는 다이렉트 플레네터리 케리어 및 아웃풋 샤프트에 연결되어 있기 때문에 일체로 회전하므로 4속(1:1)의 변속비를 얻는다. 즉 3속시 약 1.4:1로 감속되다가 4속 시 부변속장치의 변속비로 1:1이 되므로 3속에 비해 회전수는 더욱 빨라진다. | |
| 6. 5속 | |
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| 입력축으로 부터 구동력은 리버스 클러치를 통하여 오버드라이브 프레네터리 케리어에 전달된다. 한편 리버스 선기어는 2ND 브레이크에 의해 고정되기 때문에 아웃풋 애뉼러스 기어에는 오버드라이브 케리어의 회전에 오버드라이브 피니언의 리버스 선기어의 외주의 공전분이 가산되어 회전수는 증속된다. 부변속 상태는 4속과 마찬가지 이므로 5속의 변속비를 얻는다. DIR 클러치가 작동하면 부변속측의 캐리어와 선기어가 연결되어 일체가 된다. | |
| 7. 후진 | |
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| RVS클러치가 작동하면 오버드라이버 유성기어의 선기어를 시계방향으로 구동시키며 , L/R브레이크가 작동하면 아웃풋 유성기어장치의 링기어인 동시에 오버드라이버 유성기어 장치의 캐리어인 것을 고정하게된다. 그러므로 오버드라이버 유성기어 장치의 피니언은 반시계 방향으로 회전되며 이와 내접해 있는 링기어는 피니언과 동일한 방향인 반시계 방향으로 감속하여 회전하게 되는 것이다. 그러므로 주변속측은 단순 유성기어 장치 작동표와 같이 선기어 구동, 캐리어 고정이라는 요소로 링기어는 큰 변속비로 역전 감속출력하는 것을 알 수 있다. 이렇게 주변속장치에서 전달된 회전력은 부변속장치의 유성기어 장치 링기어로 전달된다. 그러므로 전진과는 반대로 부변속장치의 유성기어 링기어는 구동되며, RED브레이크를 작동시켜 부변속측의 유성기어 선기어를 고정시키므로서 역전감속의 출력 변속비를 얻게 되는 것이다. | |
| 변속 패턴(SHIFT PATTEN)제어 | |
| 변속 패턴은 차량의 연비, 변속성능 및 배기가스 배출에 큰영향을 미치므로 차량의 배기가스, 주행 성능 등을 고려하여 결정한다. 현재 생산된 HIVEC 자동변속기에 적용되는 변속 패턴은 HIVEC 제어의 추가로 도로조건 및 운전자의 주행 방법에 따라 변속시점이 변하는 가변 변속 패턴을 적용하였다. | |
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| 1. 배기가스 저감 변속 패턴 | |
| 엔진의 배기가스 저감은 위해서는 캐탈리틱 컨버터의 온도를 빨리 상승시켜야 하므로 엔진 자체에서는 냉각 수온에 따라 IG KEY "ON" 시 수온이 35℃ 이하이면 100초간 스탠다드 변속 패턴 보다 더 저단영역을 확보하여 주행 시 엔진 회전수 상승을 유도한다. | |
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| 하이백(HIVEC:Hyundai Inteligent Vehicle Electronic Control)제어 | |
| 하이백 제어는 다양한 도로조건(굴곡, 오르막, 내리막길)을 운전할 경우 운전자가 원하는 최적의 변속단을 얻을 수 있도록 "전운전영역의 최적제어"와 운전자의 기호와 습성에 맞게 변속시점을 변환시켜주는"학습제어"로 구성되어 있다. | |
| 1. 전 운전 영역의 최적제어 | |
| 하이백 자동변속기의 TCU에는 다수의 운전자가 다양한 도로 조건하에 주행 하였을 때 최적의 매뉴얼 변속(MANUAL SHIFT) 조작이 미리 입력되어있다. 이를 기준으로 하여 TCU는 ACCEL개도, 차속, 브레이크 등의 신호를 받아 현재의 주행 조건을 판단하여 최적의 변속단을 출력한다. 이것에 의해 하이백은 어떠한 도로 조건하에서 주행 하여도 최적의 변속단을 얻을 수 있다. TCU에 의해 이러한 최적의 변속단을 출력하기 위한 연산은 매우 복잡하기 때문에 기존의 FUZZY같은 논리회로 만으로는 실현이 불가하므로 하이백은 최신의 논리회로인 NEURAL NETWORK를 채용하여 최적의 변속단 출력이 가능 하게 되었다. | |
| [ 참고 ] | |
| NEURAL NETWORK란 | |
| COMPUTER의 판단을 인간의 뇌의 판단에 근접하게 한 논리회로로써 인간의 뇌와 같이 복수의 입력 정보를 가공하여 그것들을 상호 정교하게 관련시켜 순간적으로 적절한 판단을 내리는 고도의 SYSTEM이다. | |
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| 2. 학습 제어 | |
| 전운전영역 최적제어에 의해 미리 입력된 최적의 변속 조작이 실현 가능하게 되었지만 보다 자신의 기호에 맞는 운전을 원하는 운전자와 운전의 숙련도, 복수의 운전자가 1대의 차량을 운전하는 경우 및 운전자의 기분이 변할 수도 있기 때문에 하이백에는 TPS, BRAKE 등의 신호를 받아 운전자의 특성을 판단하여 현재 운전자가 원하는 주행기능을 갖추고 있다. 또한 엔진 부하도, 타이어 부하도의 최대치를 학습하여 그 크기와 비도로운전자의 활발도를 판단한다. | |
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| (1)학습의 목적 | |
| 자동변속기의 양산편차(유압, 클러치 유격등)에 의한 영향을 최소화하여 변속감 향상과 일정한 변속감의 유지, 주행거리 증가에 의한 내구력의 저하를 방지하기 위한 일종의 자동변속기 길들이기이다. |  |
| (2) 학습이 필요한 경우? | |
| 1) 출고 초기 차량에서 변속충격 또는 슬립 발생 시 | |
| 2) 정비시 밧데리 리셋 등의 작업으로 학습 DATA가 초기화 된 후 변속충격 또는 슬립 발생 시 | |
| 3) TCU 리프로그램 이후 변속충격 또는 슬립 발생 시 | |
| (3) 기술적 배경 | |
| 자동변속기의 학습이라는 것은 위의 그림과 같이 하한 또는 상한 사이의 유압을 BASE 유압으로 수렴하는 과정을 말한다. 자동변속기 작동 유압이 BASE에 근접할 수록 학습이 쉬우며 충격의 강도 또한 약하다. | |
| (4) 학습제어의 종류(*:5A/T 의 경우) | |
| 1) POWER on UP SHIFT : 1→2, 2→3, 3→4, 4→5(*) | |
| 2) POWER on DOWN SHIFT : 5→4(*), 5→2(*), 4→3, 4→2, 3→2, 3→1, 2→1 | |
| 3) STATIC SHIFT(정적) : N→D, N→R | |
| 4) NEAR STOP(정지전) DOWN SHIFT : 5→4(*), 4→3, 3→2 | |
| (5) 학습제어 방법 | |
| 1) POWER on UP SHIFT 학습 | |
| ▷ ETS 장착 차량 (ex, XG 3.0D) 의 경우 | |
| - ETS 초기화 | |
| IG on → CHK ENG LAMP 꺼짐 → IG OFF RELAY OFF 소리확인. (2 회 반복 → 확실한 초기화를 위해) | |
| - TPS(TCU SIDE, ZMMTH: 장비 MONITOR에서 확인 가능) 학습 엔진 & T/M HOT 상태(ATF 유온이 60도 이상)이고 충분한 주행(5분이상) 후 정지상태, P 혹은 N 렌지에서 약 1~2분 정도 유지하면 TPS(ZMMTH)=0.625 V로 된다. → TPS의 SPEC이 넓기 때문에 필요함(TPS 와 출력축 회전수에 의해 변속 POINT가 결정 된다.) → 학습 후 TPS : IDLE = 0.625 V, WOT = 4.8 V - 3 ZONE (A/N = 55~70%, TPS = 1.2 ~ 1.5 V, ATF 유온 > 50 도)으로 ACCEL 조작 후 1단에서 5단까지 변속을 수행하고 동일한 방법으로 2~3회 정도 반복한다. 단 변속시 ACCEL의 변화가 크면 학습이 되지 않는다.(엔진 토크 변화가 발생됨) → 가능한 일정하게 ACCEL(0.2~0.3V) 유지. - 2.5V 영역 : 1단에서 5단까지 수회 변속을 수행한다. - TPS < 1.2V 영역 : 1단에서 5단까지 수회 변속을 수행한다. | |
| ▷ ETS 미장착 차량 (ex, XD 2.0D or 2.7 D) 의 경우 | |
| - 3 ZONE(A/N = 55~80%,TPS = 1.6 ~ 2.0 V,ATF 유온 > 50 도)으로 ACCEL 조작 후 1단에서 4단까지 변속을 수행하고 동일한 방법으로 2~3회 정도 반복한다. 단 변속시 ACCEL의 변화가 크면 학습이 되지 않는다.(엔진 토크 변화가 발생됨) → 가능한 일정하게 ACCEL 유지 - TPS > 2.5V 영역 : 1단에서 4단까지 수회 변속을 수행한다. - TPS < 1.6V 영역 : 1단에서 4단까지 수회 변속을 수행한다. | |
| 2) STATIC SHIFT ( N->D, N->R) 학습 | |
| ▷ STATIC SHIFT의 학습 영역은 ATF 온도와 엔진 회전수에 따라 결정됨. ▷ N→R 완료 후 N 렌지에서 4초 이상 유지 후 다시 N→R 수행(수회 반복) ▷ N→D 완료 후 N 렌지에서 초 이상 유지 후 다시 N→D 수행(수회 반복) | |
| 3) NEAR STOP DOWN SHIFT | |
| ▷ STATIC SHIFT와 같이 학습 영역은 ATF 온도와 엔진 회전수에 따라 결정된다. ▷ 특히 엔진의 IDLE 학습제어에 많은 영향을 받는다. ▷ 여러 가지 학습조건이 만족되어야 하지만 통상의 주행조건이면 무난하다. | |
| 4) 기타(주의사항) | |
| ▷ 본 자료는 제어 SPEC 上의 내용임. → 오학습의 방지를 위하여 여러 가지 조건이 존재하며 어느 ▷ 본 내용은 고객의 불만이 있을 경우 빠른 조치를 위한 것이며 베터리 리셋 후 위와 같은 방법으로 학습을 실시하면 대부분의 경우 일정한 수준의 변속품질 확보가 가능하다. (단 HARDWARE의 문제를 모두 COVER 할 수는 없다.) ▷ 상대적으로 POWER on UP SHIFT의 학습조건이 까다로운 것은 엔진토크(TPS와 엔진토크정보)의 변화, TRANSMISSION 편차에 의한 오학습을 방지하기 위함임. ▷ 자동변속기의 교환작업 혹은 TCU의 교환으로 베터리 리셋을 한 경우에도 효과적인 방법이 될 것이다. | |
| 3. 하이백 제어의 종류 및 기능 | |
| (1)내리막 DOWN SHIFT 기능 | |
| 1)기능: 내리막길 주행 시 적당한 엔진 브레이크를 작동시키기 위해 SHIFT DOWN하는 기능 2)제어: 도로 기울기, 제동력, 차속 등을 신경망에 의해 종합적으로 연산한 엔진 브레이크 필요에 따라 DOWN SHIFT 여부를 판정한다. | |
| (2)내리막 DOWN SHIFT 학습 기능 | |
| 1)기능: 내리막길 주행 시 운전자 성향에 맞는 DOWN SHIFT가 되도록 작동 조건을 학습하는 기능 2)제어: 스로틀 조작과 브레이크 조작으로부터 엔진 브레이크의 과부족을 판정해서 운전자 성향에 맞는 DOWN SHIFT 조건을 학습 | |
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| (3)SPORTY도에 따른 SHIFT PATTEN연속 변환기능 | |
| 1)기능: 운전자 성향(SPORTY도)에 맞도록 SHIFT PATTEND을 연속적으로 변환하는 기능 2)제어: 엔진 성능과 타이어 성능의 한계에 대하여, 그 정도의 주행상태에 있는가를 구하는 SPORTY에 의거 UP SHIFT선을 저속 측에서 고속 측으로 연속적으로 이동함. | |
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| (4)오르막길에서의 불필요한 UP SHIFT 방지 기능 | |
| 1)기능: 오르막 주행 시 LIFT FOOT에 따른 불필요한 UP SHIFT를 방지하고 구동력을 확보하는 기능 2)제어: 구배에 따라 UP SHIFT선을 저속측에서 고속측으로 연속적으로 이동하는 것에 따라 불필요한 UP SHIFT를 방지 | |
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| 4. 하이백(HIVEC)제어 금지 조건 | |
| 아래 조건이 성립할 경우 하이백 제어를 하지 않는다. | |
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| 변속시 유압제어 | |
| 1. 클러치 대 클러치 변속(CLUTCH TO CLUTCH SHIFT) | |
| 기존 KM계열의 A/T에서는 변속시 2개의 솔레노이드 밸브(SCSV)를 이용하여 종속제어를 실행함으로써 정교한 변속이 불가했으며 또한 1개의 솔레노이드 밸브로 유압을 공통으로 제어함으로 변속시 정밀한 유압제어를 실현하지 못했다. 그러나 현재 생산된 하이백 자동변속기의 CLUTCH TO CLUTCH SHIFT방식에서는 TCU가 입력축 속도와 출력축 속도 신호를 받아 필요유압을 계산하고 4개의 솔레노이드 밸브로 출력신호를 내보내 해방측 CLUTCH(또는 BRAKE)와 결합측 CLUTCH(또는 BRAKE)를 동시에 제어하여 변속을 실행 하였다. 이에 따라 CLUTCH 절환 시 양측 CLUTCH의 TORQUE 용량을 각각 계산하여 면밀히 제어하는 것으로써 변속중에 엔진 RUN-UP이나 CLUTCH가 INTER LOCK되는 문제를 방지함으로 부드럽고 응답성이 좋은 변속을 실현하였다. | |
| (1) 솔레노이드 제어 구성 | |
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| 3) CLUTCH TO CLUTCH 제어 선도 | |
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| [ 참고 ] 저온시(-20℃이하)는 ATF 유동이 늦기 때문에 솔레노이드 밸브 듀티율을 63.1㎐ → 31㎐로 낮춘다. | |
| 2. 스킵 시프트(Skip Shift) 제어 | |
| 각 클러치(Clutch)에 솔레노이드 밸브를 적용함으로써 킥다운시 또는 하이백 제어에 의한 스킵 시프트(Skip Shift)가 가능해 졌다. (예:킥-다운때 4단→2단 또는, 3단→1단으로 중간 변속단을 거치지 않고 이를 뛰어넘는 변속을 가능케 함으로써 주행 가속성능을 향상시켰다. (변속시간 약 0.6초 단축)) | |
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| 3. 피드백 제어(Feed Back Shift Control) | |
| 각 변속단으로 변속 시 변속기 입력축의 속도변화(터빈 회전속도)를 미리 설정된 목표 변화치에 일치 하도록 솔레노이드 밸브의 듀티율을 피드백 제어한다. 이에 따라 변속중에 토오크(Torque) 변화를 이상적으로 제어하는 것이 가능하여 변속감(Shift Feeling)을 대폭 향상시켰으며, 엔진또는 자동변속기의 노후에 따른 성능변화에 대해서도 자동적으로 보정함으로써 변속감(Shift Feeling)을 안정시켰다. 또한 밸브 보디를 측면으로 옮김에 따라 유압 배출포트가 위로 올라가 항상 오일이 차도록 설계되어 N→D, N→R 때에도 피드백 제어를 적용해 정숙한 변속을 실현했다. | |
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| 4. 총합제어 | |
| TCU는 차속, 기어 변속단, 엔진 토크 등의 여러가지 상황을 판단해 UP SHIFT시 가장 적절한 점화시기 지각량을 엔진 ECU에 요구함에 따라 엔진 ECU는 점화시기를 지각시켜 엔진 토크를 낮추어 UP SHIFT중에 변속 중 토크 변화가 작게 되어 부드러운 변속을 실현한다. | |
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| 5. 댐퍼 클러치(DAMPER CLUTCH)제어 | |
| 댐퍼클러치 제어는 저회전영역에서 약간(미소슬립)하는 PARTIAL LOCK-UP제어와 고회전영역에서 완전 직결로 되는 FULL LOCK-UP제어로 구성되어 있고 이것을 조합함으로써 저연비와 정숙성을 양립시켰다. | |
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| 구배 5％ 이상의 언덕길을 1.5초 이상 유지하면 미소슬립 구간은 삭제되고 직결구간만 제어된다. 또한 이상태로 제어중에 2.5％ 이하의 구배를 1초이상 유지하면 삭제되었던 미소슬립 구간은 다시 제어한다. (1) 댐퍼클러치 작동조건 전진레인지이며 2속 이상일 것 (단, 2속에서 댐퍼클러치 작동은 유온이 125℃ 이상이어야 N→D, N→R 제어중이 아닐 것 완전직결 시 유온이 50℃ 이상일 것 미소슬립 시 유온이 70℃ 이상일 것 Fail Safe(3속 HOLD)상태가 아닐 것 (2) 감속직결구간 조건 변속 중이 아닐것 변속단이 3속이상일 것(5A/T는 4속 이상) 유온이 70℃ 이상일 것 공회전 상태 on 엔진 rpm ≥ 1050rpm 1380rpm＜NT≤2150rpm TPS 전압 980mV 스포츠 모드(SPORTS MODE)제어 하이백(HAIVEC) 제어에 의해 쉬운 운전의 실현은 가능하게 되었으나 차를 즐기는 방법으로서 쉬운 운전과는 별개의 차원에 있는 "FUN TO DRIVE(즐기는 운전)"를 희망하는 운전자에게 대응하기 위하여 자동변속기이면서 수동변속기 감각의 운전을 가능하게 하는 기능이다. 1.특성 변속레버를 전후로 움직이는 것만으로 쉽게 UP,DOWN SHIFT가 가능하다. ACCEL 페달을 밟은 상태에서 기어 변속이 가능하다. 이때문에 출력저감 없이 운전을 즐길 수 있다. 굴곡로 산악로에서도 좋은 변속단을 스스로 간단히 선택 할 수 있고 이에 따라 코너 진입 직전이나 경사로 직후의 경쾌한 DOWN SHIFT가 가능하게 되어 지금까지 없었던 A/T차량의 다이나믹한 운전이 가능하다. 현재의 변속단을 변속단 표시등(SHIFT INDICATOR)으로 점등 표시하여 스포츠 모드에서 변속레버 조작을 도와 준다. 또, D 레인지 주행 중에도 변속단을 표시해서 스포츠 모드 선택 시의 의지 결정을 도와 준다. (1) 수동변속기에 비해 변속 응답성이 뛰어납니다. H-MATIC 차량은 가속페달을 밟고 있는 상태에서 운전자의 변속레버 조작에 의해 변속단의 자유로운 변경이 가능하기 때문에, 가속페달에서 발을 떼거나 클러치를 밟아야만 변속이 가능한 일반 수동변속기 차량에 비해 변속시간이 단축되고, 동력 차단없이 변속이 이루어지기에 변속 응답성이 뛰어납니다. (2) 추월 가속 성능이 뛰어납니다. 예를 들어, 4단으로 주행 중 가속 또는 추월을 하고자 할 때 기존 자동변속기 차량은 O/D-OFF 스위치를 눌러 변속단을 3단으로 낮춰주거나 가속페달을 급격하게 밟아 주는 킥 다운(Kick Down)조작에 의해 변속단을 강제로 3단 또는 2단으로 낮춰 주는 방법을 이용했습니다. 스포츠 모드가 적용된 H-MATIC 차량은 변속레버의 수동 조작으로 그 기능을 대신할 수 있습니다. 우선 변속레버를 "D" 위치에서 우측에 마련된 매뉴얼 게이트(Manual Gate)쪽으로 밀어 스포츠 모드를 선택 합니다. 이렇게 하면 현재의 주행 변속단이 그대로 유지되게 되는데, 이 상태에서 변속레버를 (-) 방향으로 한번 또는 두번 내려주면 현재의 변속단에서 레버 작동 횟수만큼 단계적으로 변속단을 낮춰줄 수 있습니다. 반대로 변속단을 상승시키고져 할 때는 변속레버를 스포츠 모드로 옮긴 다움 (+) 방향으로 변속레버를 올려주면 변속단의 단계적인 상승이 가능합니다. 또한 동일 방향으로 두 번 연속해서 변속레버를 작동시키면 5→3단 또는 2→4단 등으로 스킵 시프트(Skip Shft: 뛰어 넘는 변속)도 가능하기 때문에 과거자동변속기 차량에 비해 추월 가속 성능이 향상 되었습니다. (3) "HOLD" 모드 선택 기능이 삭제되었습니다. 기존 자동변속기 차량에서 눈길 또는 미끄러운 노면에서 출발이 용이하도록 2단 출발 제어를 해주고 일정차속에 도달해야만 변속이 이루어지도록 제어해 주는 기능이 "HOLD" 선택 기능인데, H-MATIC 차량에서는 변속레버의 조작으로 가능하기 때문에 "HOLD" 선택 기능이 불필요합니다. (4) 엔진 브레이크 효과가 확실합니다. 스포츠모드가 적용되면서 변속레버의 조작으로 원하는 변속단을 계속 유지할 수 있기 때문에 내리막길 주행 시 차량속도가 증가되면서 변속단이 계속 상승되는 현상을 방지할 수 있고, 수동변속기와 동일한 엔진 브레이크 효과를 볼 수 있기 때문에 주브레이크의 빈번한 조작을 하지 않고도 안전한 운행을 할 수 있습니다. 주행 시 차량속도가 증가되면서 변속단이 계속 상승되는 현상을 방지 할 수 있고, 수동변속기와 동일한 엔진 브레이크 효과를 볼 수 있기 때문에 주 브레이크의 빈번한 조작을 하지 않고도 한전한 운행을 할 수 있습니다. | |
| 2.조작 | |
| UP SHIFT 시 변속레버를 스포츠 모드 위치에서 위로 밀면 1단 UP SHIF됨. DOWN SHIFT 시 변속레버를 스포츠 모드 위치에서 아래로 당기면 1단 DOWN SHIF됨. SKIP SHIFT(뛰어넘는 변속) 시에는 2번 연속해서 동일 방향으로 변속레버를 조작하면 1단 건너뛴 SKIP SHIFT가 된다. |  |
| 3. 효과 | |
| 클러치 페달을 밟을 필요가 없기 때문에 변속을 신속하면서도 구동력 단절없이 기대한대로 빠른 응답을 실현. 기존 A/T보다 응반성이 빠르다. (UP SHIFT 시:0.1초, DOWN SHIFT 시:0.2초 이상단축) | |
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출처 : 학성산의 행복찾기
글쓴이 : 학성산 원글보기
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