선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 기계 유압식 무단변속기는 유성기어와 정 유압식 가변장치를 결합하여 전달 효율이 높으면서 큰 용량의 동력전달이 가능하므로 연비 향상과 저공해를 목적으로 개발하는 대형 차량에 적용되어 상용화될 전망이 있는 변속기이다. 본 연구에서는 시내버스용으로 설계된 기계 유압식 변속기를 대상으로 동력 전달 및 효율 특성을 분석하고 동 특성 시뮬레이션을 통하여 주행 및 모드 변속 특성을 고찰하였다.
제안 방법
- DI→D2 모드 변속시 C1 과 C2 클러치에 인가되는 압력은 변속이 개시된 이후에 변속시간에 따라 제어 압력이 미리 설계된 램프 함수의 형태로 변화되는 개루프 제어 방식을 적용하였으며 C1 클러치가 결합된 후에 C2 클러치가 해방되는 변속과정을 거친다. Fig.
- Fig. 8은 본 연구의 HMT의 전달효율분석에서 가정된 유압유닛의 체적 및 토크 효율 곡선을 나타내며 실험을 통해서 얻을 수 있는 특정 작동점에서의 효율을 HSU가 작동되는 전 영역에서 속도와 압력의 2차원 변수에 대해 근사화하여 적용하였다.
- HMT 장착 차량의 주행 및 모드 변속 특성을 살펴보기 위하여 본 연구에서 유도된 동 특성 모델을 기반으로 Java 언어를 활용하여 전용 시뮬레이션 프로그램을 개발하였으며 Fig. 13은 시뮬레이션의 주 화면을 나타낸다. 주 화면에서는 모드 변속과 HSU의 스트로크비를 조절하여 변속비를 변경시키는 사용자 인터페이스와 회전 속도, 클러치 압력, HSU내 의 관로 압력 등을 텍스트와 그래프로 나타내는 기능을 갖는다.
- HSU 스토로크비 변화에 따른 HMT 장착 차량의 주행 특성과 모드가 변화되는 순간에서 클러치에 작용하는 압력에 의한 모드 변속 특성을 시뮬레이션하기 위하여 HMT의 동역학을 기술하는 수학적인 모델을 정립하였다. Fig.
- 본 연구에서는 시내버스용으로 설계된 HMT를 대상으로 동력 전달장치의 내부 구조를 파악한 후각 회전요소의 속도분석과 정토크 특성 해석을 통하여 변속비와 동력 전달경로를 분석하였으며 이 결과를 바탕으로 기어와 HSU의 전달 효율을 고려하여 각 모드에서 HMT의 동력 전달 효율을 비선형 연립방정식의 해로 나타내었다. 또한, 연구 대상 HMT에 대하여 수립된 동 특성 모델을 기반으로 전용 시뮬레이션 프로그램을 개발하였고 이를 통하여 변속 및 주행 특성을 분석하였다.
- 본 연구에서는 시내버스용으로 설계된 HMT를 대상으로 동력 전달장치의 내부 구조를 파악한 후각 회전요소의 속도분석과 정토크 특성 해석을 통하여 변속비와 동력 전달경로를 분석하였으며 이 결과를 바탕으로 기어와 HSU의 전달 효율을 고려하여 각 모드에서 HMT의 동력 전달 효율을 비선형 연립방정식의 해로 나타내었다. 또한, 연구 대상 HMT에 대하여 수립된 동 특성 모델을 기반으로 전용 시뮬레이션 프로그램을 개발하였고 이를 통하여 변속 및 주행 특성을 분석하였다.
- 속도분석과 레버선도를 통해서는 각 모드에서 모든 회전축의 속도 변화를 살펴보았고 정토크 특성 분석에서는 기어열로 전달되는 기계동력과 HSU로 배분되는 유압동력의 특성을 규명하였으며 클러치를 통하여 전달되는 정상 상태 토크로부터 각 클러치의 토크용량을 설계할 수 있는 기준을 제시하였다. 기어와 HSU의 효율을 고려하는 경우에 HMT의 전달 효율을 기구학적 속도 관계식과 동력식으로부터 유도되는 비선형 연립방정식의 해로 나타내어 분석하였으며 해석 결과로부터 HSU로 전달되는 유압동력의 비가 작을수록 HMT의 전체 효율이 향상됨을 확인하였다.
- 주행 및 모드변속에 대한 시뮬레이션은 폐루프제어를 통하여 HMT 장착 차량의 엔진 속도가 일정한 값으로 유지되는 조건에서 실시되었으며 중립(N)에서 전진모드(D1)로 변속이 완료된 이후에 HSU 스트로크비는 가변 용량형 유압유닛A, B의 배제용적이 Fig. 14와 같은 궤적을 따라 변화되도록 하여 조절하였다. 즉, 모드 D1에서는 rST=0(기어중립상태)에서 시작하여 rST= +∞까지 변화되어 변속비가 증가하고 이 상태에서 클러치 결합이 변경되어 모드 D2로 변속된 이후에는 rST= -∞ 에서 rST=rD까지 가변 되어 변속비가 증가하게 된다.
성능/효과
- )의 비를 구하여 나타낼 수 있다. HMT에서 동력 흐름의 방향은 기어와 HSU의 전달 효율을 100%로 가정하여 수행된 4절의 정토크 특성 분석으로부터 얻어지며 이를 바탕으로 기어와 HSU의 효율을 고려하여 속도 관계식과 동력관계식을 유도하면 HMT의 전달 효율을 파악할 수 있다. 이때 유압유닛의 효율을 회전속도와 압력으로 나타내어지는 작동 조건의 함수로 가정하면 HMT의 전달 효율은 유압유닛A, B의 속도( ω2, ω7)와 HSU 압력(P)으로 기술되는 비선형 연립방정식의 해로 나타나게 된다.
- 이와 같은 결과로부터 HSU를 통하여 전달되는 동력이 클수록 낮은 HSU 효율로 인하여 HMT 전체 효율이 저하됨을 확인할 수 있었다. SR=0.28, 0.68에서는 HSU를 통하여 전달되는 동력이 없는 기계적인 록업 상태이므로 가장 높은 효율을 나타내었다. 이와 같은 결과로부터 HMT의 동력 전달 효율을 향상시키기 위해서는 HSU를 통하여 전달되는 동력이 최소화되는 록업 상태부근에서 작동되어야 하며 모드를 증가시킬수록 록업 상태의 수가 비례하여 증가하므로 전 변속비 영역에서 HMT의 효율이 향상됨을 알 수 있다.
- 속도분석과 레버선도를 통해서는 각 모드에서 모든 회전축의 속도 변화를 살펴보았고 정토크 특성 분석에서는 기어열로 전달되는 기계동력과 HSU로 배분되는 유압동력의 특성을 규명하였으며 클러치를 통하여 전달되는 정상 상태 토크로부터 각 클러치의 토크용량을 설계할 수 있는 기준을 제시하였다. 기어와 HSU의 효율을 고려하는 경우에 HMT의 전달 효율을 기구학적 속도 관계식과 동력식으로부터 유도되는 비선형 연립방정식의 해로 나타내어 분석하였으며 해석 결과로부터 HSU로 전달되는 유압동력의 비가 작을수록 HMT의 전체 효율이 향상됨을 확인하였다. 또한, 본 연구에서는 개발 대상 HMT에 대하여 수립된 동역학 모델을 기반으로 전용 시뮬레이션 프로그램을 Java로 개발하였으며 주행 및 모드 변속에 대한 기본적인 시뮬레이션을 통하여 성능 및 특성 예측이 가능함을 확인하였다.
- 기어와 HSU의 효율을 고려하는 경우에 HMT의 전달 효율을 기구학적 속도 관계식과 동력식으로부터 유도되는 비선형 연립방정식의 해로 나타내어 분석하였으며 해석 결과로부터 HSU로 전달되는 유압동력의 비가 작을수록 HMT의 전체 효율이 향상됨을 확인하였다. 또한, 본 연구에서는 개발 대상 HMT에 대하여 수립된 동역학 모델을 기반으로 전용 시뮬레이션 프로그램을 Java로 개발하였으며 주행 및 모드 변속에 대한 기본적인 시뮬레이션을 통하여 성능 및 특성 예측이 가능함을 확인하였다.
- 상기 결과로부터 HMT 내부의 모든 각 가속도는 유도되는 동 특성 모델로부터 유일하게 결정되므로 이를 바탕으로 시뮬레이션을 수행하면 HSU 스트로크 변화에 따른 주행 특성과 클러치 작동에 따른 변속특성을 고찰할 수 있게 된다. 여기서 클러치에서 전달되는 토크는 상대 속도가 있는 경우에는 Fig.
- 연구 대상 HMT에는 모두 5개의 클러치가 있으며 주어진 HSU 스트로크 비에 대하여 변속비가 유일하게 결정되려면 2개 클러치만이 결합되므로 나머지 3개 클러치에서 전달되는 토크가 영이되어 추가로 필요한 구속 조건을 만족한다. 따라서 HMT의 각 요소에 대하여 토크평형 조건을 적용하면 15개의 대수방정식을 얻게 되고 각 모드에서 전술된 3개 클러치에 대한 구속 조건을 고려하면 모든 토크 변수를 구할 수 있게 된다.
- 68에서는 HSU를 통하여 전달되는 동력이 없는 기계적인 록업 상태이므로 가장 높은 효율을 나타내었다. 이와 같은 결과로부터 HMT의 동력 전달 효율을 향상시키기 위해서는 HSU를 통하여 전달되는 동력이 최소화되는 록업 상태부근에서 작동되어야 하며 모드를 증가시킬수록 록업 상태의 수가 비례하여 증가하므로 전 변속비 영역에서 HMT의 효율이 향상됨을 알 수 있다.
- 6에서 예측된 바와 같이 모드R에서는 모든 동력이 HSU를 통하여 전달되는 HST 모드이고 모드 D2의 높은 변속비 구간에서도 HSU의 전달 동력이 크게 나타나므로 HMT의 전체 효율이 저하됨을 알 수 있다. 이와 같은 결과로부터 HSU를 통하여 전달되는 동력이 클수록 낮은 HSU 효율로 인하여 HMT 전체 효율이 저하됨을 확인할 수 있었다. SR=0.
후속연구
- 향후에는 기존에 수립된 동역학 모델을 기반으로 HSU와 HMT가 장착된 차량에 대한 데이터 보완을 통하여 보다 신뢰성있는 시뮬레이션 모델을 구죽하고 이 결과를 바탕으로 변속제어기(TCU) 설계의 기반을 확립할 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.