자동변속기 차량의 변속성능 시뮬레이터 개발 및 변속감 개선연구 = Development of Shift Performance Simulator and Investigation of Shift Quality Improvement for Automatic Transmission

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 5속 자동변속기 차량의 모델링을 수행하고 변속성능 시뮬레이터를 개발하였다. 개발한 시뮬레이터의 성능은 시험 결과를 통하여 검증하였으며 이를 이용하여 변속품질에 대한 연구를 수행하였다.
연구대상 5속 자동변속기의 모델링을 수행하여 1속에서 5속 각 변속단의 모델 및 1-2, 2-3, 3-4, 4-5 상향변속에 대한 유성기어계의 동적 모델을 도출하였으며 자동변속기의 솔레노이드 밸브와 압력제어 밸브, 어큐뮬레이터로 구성되는 유압제어 시스템도 모델링하였다. PWM 솔레노이드 밸브는 2차 시스템과 시간지연으로 모델링하였으며 압력제어 밸브와 어큐뮬레이터의 동적 모델을 도출하였다. AMESim을 이용하여 연구대상 5속 자동변속기 차량의 변속 성능 시뮬레이터를 개발하였으며 시뮬레이션을 수행하고 시험 결과와 비교?검증하였다. 검증한 변속 성능 시뮬레이터를 이용하여 1-2 상향변속의 경우에 대하여 변속 성능 개선을 위한 주요 파라미터의 영향을 고찰하여 작동요소의 압력 형상과 관성토크와의 관계에 대하여 확인하였다. 또한 자동변속기 설계 엔지니어가 쉽게 시스템을 구성할 수 있고 구성한 시스템의 파리미터를 수정하여 변속 성능해석에 사용할 수 있도록 각 구성요소 모델에 대한 AMESim 기반 모듈화를 구현하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, a 5-speed automatic transmission shift quality simulator is developed using AMESim. The shift quality simulator is developed using the dynamic models of the engine, automatic transmission with torque converter, and vehicle dynamics and the hydraulic control system, which consists of PWM solenoid valve, pressure control valve, accumulator and actuator. Comparing the simulation results with the experiments, it is found that the simulation results by the shift quality simulator are in good accordance with the experimental results which demonstrates the validity of the simulator. The shift quality simulator provides the control pressure profile, clutch/brake piston stroke, clutch/brake torque, transmission output torque, turbine speed for the given input duty signal. From the simulation, it is found that the faster the pressure build up time becomes, the larger the initial inertia torque, and the faster the pressure rising time to the return spring application point, the larger the peak to peak inertia torque, which causes the deteriorated shift quality.
In addition, a module based automatic transmission shift quality simulator is developed in order for the engineer to evaluate the shift quality in initial design phase with much flexibility and convenience.
It is expected that the shift quality simulator developed in this study can be used to improve the shift quality for automatic transmission by saving time and cost in the tests.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구 배경 = 1
• 1.2 연구 동향 = 4
• 1.3 연구 목적 = 8
• 제2장 유압시스템을 포함한 자동변속기 모델링 = 9
• 2.1 유성기어계 모델링 = 9
• 2.1.1 1속 모델 = 14
• 2.1.2 2속 모델 = 16
• 2.1.3 3속 모델 = 16
• 2.1.4 4속 모델 = 19
• 2.1.5 5속 모델 = 22
• 2.1.6 1-2 상향변속 과도 상태 모델 = 22
• 2.1.7 2-3 상향변속 과동 상태 모델 = 24
• 2.1.8 3-4 상향변속 과동 상태 모델 = 26
• 2.1.9 4-5 상향변속 과동 상태 모델 = 28
• 제3장 유압시스템 모델링 = 31
• 3.1 솔레노이드 밸브 = 31
• 3.2 압력제어 밸브 및 어큐뮬레이터 = 33
• 제4장 자동변속기 차량의 변속 성능 시뮬레이터 개발 및 검증 = 38
• 4.1 엔진 모델 = 38
• 4.2 토크 컨버터 모델 = 40
• 4.3 유압시스템 모델 = 44
• 4.3.1 PWM 솔레노이드 밸브 = 44
• 4.3.2 Valve body = 47
• 4.4 유성기어 모델 = 52
• 4.5 클러치/브레이크 모델 = 52
• 4.5.1 습식 다판 클러치/브레이크 = 52
• 4.5.2 밴드 브레이크 = 56
• 4.5.3 원웨이 클러치 = 56
• 4.6 액츄에이터 모델 = 59
• 4.7 차량 동역학 모델 = 59
• 4.8 자동변속기 변속 성능 시뮬레이터 = 64
• 4.9 변속 성능 시뮬레이션 = 66
• 4.10 변속 성능 시뮬레이터를 이용한 변속 과도특성 해석 = 72
• 제5장 시뮬레이터 모듈화를 통한 GUI 환경 구현 = 79
• 5.1 모델 모듈화 = 79
• 5.2 엔진 모듈 = 87
• 5.3 토크 컨버터 모듈 = 87
• 5.4 자동변속기 모듈 = 87
• 5.5 유압시스템 모듈 = 91
• 5.6 차량 동역학 모듈 = 91
• 5.7 모듈을 이용한 5속 자동변속기 차량의 변속 성능 시뮬레이터 개발 = 95
• 5.8 6속 자동변속기 차량의 변속 성능 시뮬레이터 개발 = 97
• 제6장 결론 = 105
• 참고문헌 = 108
• ABSTRACT = 111