KR100227131B1

KR100227131B1 - 무단 자동 변속기의 변속 제어 장치

Info

Publication number: KR100227131B1
Application number: KR1019970013764A
Authority: KR
Inventors: 가즈타카 아다치
Original assignee: 하나와 요시카즈; 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1999-10-15
Also published as: US5820514A; DE19715132A1; DE19715132B4; JPH09280332A; JP3358435B2; KR970070663A

Abstract

무단 변속기의 동특성 및 변속기구 등의 파라미터 변동에 관계없이 목표대로의 변속 응답 특성을 얻는다.

무단 변속기의 동특성 추정부와 외란 보상 출력 연산부를 설치하고 외란 보상 출력 연산부로의 입력으로서 실변속비 스텝 모터 등으로 형성되는 변속 기구 부분의 위치 신호(위치 제어 신호), 변속 기구 제어부로의 변속비 지령치를 부여한다. 실변속비와 목표 변속비의 편차에 의해 외란 보상부분의 저역 필터의 입력으로서 변속기구부분의 위치 신호(위치 제어 신호) 또는 변속 기구 제어부의 변속비 지령치를 선택적으로 부여하므로써, 실변속비와 목표 변속비의 편차가 적을 때에는 변속 기구부분의 비선형 특성을 보상하고 편차가 클때에는 변속 기구부분의 비선형 특성의 보상을 억제하도록 구성된다.

Description

무단 자동변속기의 변속제어장치

본 발명은 무단 변속기를 갖춘 자동변속기의 변속 제어 장치에 관한 것이다.

엔진의 출력을 토크 컨버터 혹은 플루이드 커플링 등의 유체식 전동장치와 그 출력을 무단계로 변속하는 무단계 변속기를 거쳐서 차량 등의 구동축에 전동시키도록 한 무단 자동 변속기가 공지되어 있다.

이같은 종류의 자동변속기에 적용되는 무단변속기로서는, 예를들면, V벨트와의 접촉 풀리폭이 유압 등에 의해 가변 제어되는 구동측과, 종동측의 1 쌍의 가변 풀리를 구비하고, 각 풀리의 풀리폭을 상반적으로 제어하므로써, 변속비를 변화시키도록 한 것 등이 있다. 그 변속비는, 예를들면, 차속, 엔진 회전속도, 부하 등의 운전 조건에 의해 미리 정해진 소정의 패턴에 따라서 변화하도록 운전조건을 검출하면서 각 풀리로의 변속 제어 밸브의 개방정도를 가감하므로써 제어된다.

그런데 이와같은 무단변속기를 구비한 자동변속기는 차량의 가속 성능이나 연비 나아가서는 쾌적성의 향상 등을 목적으로 해서 상정되는 운전 조건에 의한 적절한 변속 응답 특성이 발휘토록 제어계가 설계되어 있으나, 제어계가 목표치로서 적절한 변속 지령치를 출력해도 무단 변속기가 동특성 변화나 외란의 영향에 의해 반드시 설계대로 변속 응답을 표시하지 않고 소기의 제어효과가 얻어지지 아니하는 문제가 생긴다.

이에대해서, 본 출원인은 무단변속기의 동특성 보상부와 동특성 변화나 외란의 영향을 제거하는 외란 보상부를 설치하므로써, 설계 목표에 가까운 변속비 응답이 얻어지도록 제안한다(일본 특허 공개 헤이세이 7-86991호). 또한 유압 제어 밸브나 그것의 액츄에이터 등의 변속비 제어 부분이 속도제하 등의 비선형 특성을 갖추는 것에 기인하여 변속비가 설계 목표에 추종하지 아니하는 경향을 일으키는 점에 착안해서 변속비 제어부로의 외란 보상 입력을 실변속비와 변속기구의 위치 신호 혹은 제어 신호로써 액츄에이터 등의 부하를 경감하고 변속기구부분에서의 수정 동작을 적게해서 변속비 응답을 개선한 것을 제안한다(일본 특허 출원 헤이세이 7-98712 호).

상기 제어 장치에 의하면 통상의 운전조건에 있어서는 양호한 변속 응답이 발휘되는 것이나 앞의 것에 있어서는 퀵다운시와 같이 변속비 지령치가 급격히 변화하였을 때에 변화비가 설계 목표에서 오버슈트되어 버리고 연비 및 운전성이 악화되는 문제가 발생한다. 또 후자에 있어서는 오버슈트는 생기지 아니하나 정지로부터의 발진시와 같이 변속비 지령치가 연속적으로 변화하는 경우에 목표로 하는 변속비 응답보다도 실제의 변속비가 약간 지연되어 변화하는 경향이 있었다. 본 발명은 이와같은 문제점에 착안해서 이루어진 것으로 다양한 운전조건에 있어서 확실하게 초기의 변속비 응답이 발휘되는 자동변속기의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

제1의 발명은 도13 에 도시하는 바와같이, 변속비가 변속비 가변 제어부를 거쳐서 무단계로 가변 제어되는 무단변속기(A)와, 차량의 운전 상태와 무단 변속기의 실변속비를 검출하는 검출 수단(B)과, 검출된 운전 상태에서 목표 변속비를 설정하는 목표 변속비 설정부(C)와, 무단변속기의 변속비마다 소정의 동특성을 추정하는 동특성 추정부(D)와, 후술하는 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부(M)의 이동지령치를 입력하고 변속비 변환치 연산부(E)와, 상기 변속비 변환치와 후술하는 변속비 지령치 출력부(D로부터의 변속비 지령치에 의거해 후술하는 제1의 외란 보상 출력 연산부(G)의 저역필터로 입력하는 값을 연산하는 저역 필터 입력 결정부(F)와, 미리 설정된 저역 필터에 저역 필터 입력 결정부로부터 입력치를 입력해서 제1의 외란보상 출력을 연산하는 제1의 외란보상 출력 연산부(G)와, 상기 제1의 외란 보상 출력 연산부(G)의 저역 필터와 같은 특성을 갖는 저역 필터에 동특성 추정치를 사용한 저역 필터의 역계를 걸어맞춘 구성의 필터를 갖추고 이 필터에 실변속비를 입력하여 제2의 외란 보상 출력을 연산하는 제2의 외란 보상 출력 연산부(H)와, 상기 제2의 외란 보상 출력에서 제1의 외란 보상 출력을 빼서 외란 보상 출력을 연산하는 외란 보상 출력부(I)와, 동특성 추정치와, 목표 변속비와 실변속비로부터 제1의 변속비 지령치를 연산하는 변속비 지령치 연산부(K)와, 제1의 변속비 지령치로부터 외란 보상 출력을 빼고서 제2의 변속비 지령치를 연산하고 이것을 변속비 지령치로서 출력하는 변속비 지령치 출력부(L)와, 변속비 지령치 출력부(L)로부터의 변속비 지령치에 의거해서 변속비 가변 기구의 이동 지령치를 연산하는 변속 가변 기구 이동지령치 연산부(M)와,

변속비 가변기구 이동 지령치 연산부(M)로부터의 이동 지령치에 의거해 변속비 가변 기구의 변속에 관한 부위를 제어하는 변속 제어부(N)를 설치한다.

제2의 발명은 도14에 도시하는 바와같이, 변속비 가변속비 가변 제어부를 거쳐서 무단계로 가변 제어되는 무단 변속기(A)와, 차량의 운전 상태와 무단 변속기의 실변속비를 검출하는 검출수단(B)과, 검출된 운전 상태에서 목표 변속비를 설정하는 목표 변속비 설정부(C)와, 무단 변속기의 변속비마다 소정의 동특성을 추정하는 동특성 추정부(D)와, 후술한 변속비 가변기구 이동 지령치 연산부(M)의 이동 지령치를 입력하고 변속비에 해당하는 변속비 변환치를 연산하는 변속비 변환치 연산부(E)와, 상기 변속비 변환치와 후술하는 변속비 지령치 출력부로부터의 변속비 지령치에 의거해서 후술하는 제1의 외란 보상 출력 연산부(G)의 저역 필터로 입력하는 값을 연산하는 저역 필터 입력 결정부(F)와, 미리 설정된 저역 필터에 저역 필터 입력 결정부로부터의 입력치를 입력해서 제1의 외란 보상 출력을 연산하는 외란보상 출력 연산부(G)와, 외란 보상 출력 연산부(G)의 저역 필터와 같은 특성을 갖춘 저역 필터에 동특성 추정치를 사용한 저역 필터의 역계를 걸어맞춘 구성의 필터를 갖추고 실변속비와 제1의 외란보상 출력을 뺀값을 입력으로서 제2의 외란 보상 출력을 연산하고 이 제2의 외란보상 출력을 외란 보상 출력으로서 출력하는 외란 보상 출력부(I)와, 상기 동특성 추정치와, 목표 변속비와 실변속비로부터 제1의 변속비 지령치를 연산하는 변속비 지령치 연산부(K)와, 상기 제1의 변속비 지령치에서 외란 보상 출력을 빼고 제2의 변속비 지령치를 연산하고 이것을 변속비 지령치로서 출력하는 변속비 지령치 출력부(L)와, 상기 변속비 지령치 출력부(M)로부터의 변속비 지령치에 의거해 변속비 가변 기구의 이동 지령치를 연산하는 변속 가변 기구 이동 지령치 연산부(M)와, 상기 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부(M)로부터의 이동 지령치에 의거해 변속비 가변기구의 변속에 관한 부위를 제어하는 변속 제어부(N)를 설치한다.

제3의 발명은 각 발명의 저역 필터 입력 결정부를 변속비 변환치와 변속비 지령치에 의거한 저역 필터 입력치를 목표 변속비와 실변속비의 편차에 의해 연산하도록 구성한다.

제4의 발명은 제3의 발명에서, 저역 필터 입력 결정부를, 목표 변속비와 실변속비의 편차가 적은 경우는 변속비 지령치를 저역필터 입력치로 하도록 구성한다.

제5의 발명은 제4의 발명에 있어서 저역 필터 입력 결정부를, 목표 변속비와 실변속비와의 편차가 적은 경우는 저역 필터 입력 조정계수를 1 로 하고, 목표 변속비와 실변속비와의 변속비가 큰 경우는 저역 필터 입력 조정 계수를 편차의 증대에 수반하여 0 에 근접시켜가서, 저역 필터 입력치=저역 필터 입력 조정 계수×변속비 지령치+(저역 필터 입력 조정 계수-1)×변속비 변환치의 연산에 의해 저역 필터 입력치를 산출하도록 구성한다.

도1은 본 발명의 한 실시형태의 무단 변속기의 종단면도.

도2는 같은 제어 계통의 개략적인 구성도·

도3은 도 2 의 변속 제어부의 구성예를 도시하는 블록도.

도4는 실시 형태에 있어서 동작내용을 도시하는 흐름도.

도5는 실시 형태에 있어서 외란 보상부의 상세한 것을 도시하는 블록도.

도6은 스텝 모터 각 위치와 변속비와의 관계를 도시하는 특성도.

도7은 무단 변속기의 변속비와 시정수와의 관계를 변속 방향마다 도시하는 특성선도.

도8은 변속비 편차와 저역 필터 입력 조정 계수 K 와의 관계를 도시하는 특성선도.

도9는 외란 보상기의 저역 필터와 변속비 지령치 변환부의 컷트 오프 주파수의 관계를 도시하는 특성선도.

도10은 외란 보상기의 다른 구성예를 도시하는 블록도.

도11은 실시 형태에 의한 변속 응답의 시뮬레이션 결과를 도시하는 제1의 특성선도.

도12는 실시형태에 의한 변속 응답의 시뮬레이션 결과를 도시하는 제2의 특성선도.

도13은 제1의 발명의 구성을 도시하는 블록도.

도14는 제2의 발명의 구성을 도시하는 블록도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 엔진 출력축 13 : 회전축

14 : 구동축 16 : 구동 풀리

24 : V 벨트 26 : 종동 풀리

28 : 종동축 101 : 전자 제어부

101A : 중앙 연산부 101B : 입력부

101C : 출력부 102 : 유압 제어부

106 : 변속 제어부 109 : 스텝 모터 구동 회로

112 : 변속 제어 밸브 113 : 스텝 모터

상술한 각 발명에 있어서는 무단 변속기의 변속비마다 정해지는 동특성(계인 또는 시정수)에 의해 제어 정수가 설정되고 이 제어 정수를 사용해서 변속비 지령치가 연산되므로 임의의 변속비로부터의 변속시에 미리 목표로 한대로의 변속 응답으로 무단자동변속기의 변속비를 제어할 수 있게 된다. 또, 특히 부하 변동 등의 외란이나 변속기의 유압기구의 기름의 점성의 환경온도나 예화 등에 수반되는 변화 나아가서는 기구부의 가공·조립 정밀도에 의한 무단 변속기의 동특성의 고체차 등이 생겼다. 하드라도 변속기구부의 위치 신호나 변속지령치에 의해 외란 보상부의 저역 필터 입력치가 연산되므로써 이같은 파라미터 변동에 대해서 적절하게 외란보상이 실시되어서 정확하게 설계 목표대로의 제어 특성이 발휘된다.

[실시형태]

다음에 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도1 에 본 발명이 적용이 가능한 무단자동변속기의 종단면 구조를 도시한다. 이것을 설명하면 엔진 출력축(10)에는 유체식 전동 장치로서의 토크 컨버터(12)가 연결되어 있다. 유체식 전동 장치로서는 토크 컨버터(12)에 대신해서 플루이드 커플링(fluid coupling) 혹은 전자 클러치 등이 사용되는 경우도 있다.

토크 컨버터(12)는 록업 클러치(1ockup clutch)(11)를 구비하고 있고, 컨버터실(12c) 및 록업 유실(12d)의 유압을 상반적으로 제어하므로써, 입력쪽의 펌프 임폘러(pump impeller)(12a)와 출력쪽 터어빈 런너(turbin runner)(12b)를 기계적으로 연결하고 또 분리가 가능하게 하고 있다.

토크 컨버터(12)의 출력측은 회전축(13)과 연결되고 회전축(13)은 전후진 절환 기구(15)와 연결되어 있다. 전후진 절환 기구(15)는 유성 기어기구(19), 전진용 클러치(40), 후퇴용 브레이크(50) 등으로 구성이 되어 있다. 유성 기어 기구(19)의 출력측은 회전축(13)의 외측에 동축적으로 끼워 장치된 구동축(14)에 연결되어 있다. 구동축(14)에는 무단 변속기(17)의 구동 풀리(16)가 설치되어 있다.

무단 변속기(17)는 구동 풀리(l6)와 종동 풀리(26)와 구동 풀리(16)의 회전력을 종동 풀리(26)에 전달하는 V 벨트(24) 등으로 되어 있다.

구동 풀리(16)는 구동축(14)과 일체로 회전하는 고정 원추판(18)과 고정 원추판(18)에 마주 설치되어서 V 자 형상 풀리홈을 형성함과 함께 구동풀리 실린더실(20)에 작용하는 유압에 의해 구동축(14)의 축방향으로 이동이 가능한 가동원추판(22)으로 되어 있다. 구동 풀리 실린더실(20)은 이경우 방(20a) 및 방(20b)의 2 방으로 되어 있고 후술하는 종동 풀리 실린더실(32)보다도 큰 수압 면적을 갖고 있다.

종동 풀리(26)는 종동축(28) 위에 설치되어 있다. 종동 풀리(26)는 종동축(28)과 일체로 회전하는 고정 원추판(30)과 고정원추판(30)에 마주 설치되어서 V 자 형상 풀리홈을 형성함과 함께 종동 풀리 실린더실(32)에 작용하는 유압에 의해 종동축(28)의 축방향으로 이동이 가능한 가동원추판(34)으로 되어 있다.

종동축(28)에는 구동 기어(46)가 고착되어 있고 이 구동기어(46)는 아이들축(52) 위의 아이들 기어(48)와 이맞물리고 있다. 아이들축(52)에 설치된 피니언 기어(54)는 파이날 기어(44)와 이 맞물려 있다. 파이날 기어(44)는 차동 장치(56)를 거쳐서 도시하지 아니한 차륜에 이르는 프로폘러 샤프트 또는 드라이브 샤프트를 구동한다.

위와같은 무단 자동 변속기에 엔진 출력측(10)에서 입력된 회전력은 토크 컨버터(12) 및 회전축(13)을 거쳐서 전후진 절환 기구(15)에 전달되고 전진용 클러치(40)가 체결됨과 함께 후퇴용 브레이크(50)가 해방되어 있는 경우에는 일체 회전 상태로 되어 있는 유성기어 기구(19)를 거쳐서 회전축(13)의 회전력이 같은 회전 방향 채로 무단 변속기(17)의 구동축(14)에 전달되고 한편 전진용 클러치(40)가 해방됨과 함께 후퇴용 브레이크(50)가 체결되어 있는 경우에는 유성 기어 기구(19)의 작용에 의해 회전축(13)의 회전력은 회전 방향이 역으로 된 상태에서 구동축(14)에 전달된다.

구동축(14)의 회전력은 구동 풀리(16), V 벨트(24), 종동풀리(26), 종동축(28), 구동기어(46), 아이들 기어(48), 아이들 축(52), 피니언 기어(54) 및 파이널 기어(44)를 거쳐서 차동 장치(56)에 전달된다. 전진용 클러치(40) 및 후퇴용 브레이크(50)의 양편이 해방되어 있는 경우에는 동력 전달기구는 중립 상태로 된다.

상기한 바와같은 동력 전달 때에 구동 풀리(16)의 가동 원추판(22) 및 종동풀리(26)의 가동원추판(34)을 축방향으로 이동시켜서 V 벨트(24)와의 접촉 위치 반경을 바꾸므로서 구동 풀리(16)와 종동풀리(26)와의 사이의 회전비 즉 변속비(감속비)를 바꿀수가 있다. 예를들면 구동 풀리(16)의 V 자 형상 풀리홈의 폭을 확대함과 함께 종동 풀리(26)의 V 자 형상 풀리홈의 폭을 축소하면 구동풀리(16)쪽의 V 벨트(24)의 접촉 위치 반경은 적어지고 종동풀리(26)쪽의 V 벨트(24)의 V 벨트의 접촉 위치 반경은 커지므로 큰 변속비가 얻어지게 된다. 가동원추판(22 및 34)을 역방향으로 이동시키면 상기한 것과는 역으로 변속비는 적어진다.

이와같은 구동 풀리(16)와 종동 풀리(26)의 V 자 형상 풀리홈의 폭을 변화시키는 제어는 다음에 기술하는 제어계통을 거쳐서 구동풀리 실린더실(20(20a, 20b)) 또는 종동풀리 실린더실(32)로의 유압 제어에 의해 행해진다.

도2 에 본 발명의 각 연산부, 출력부, 제어부의 기능을 포함시켜서 상기한 무단 자동변속기의 기본적인 변속비 제어를 행하는 기능을 갖는 제어계통의 개략을 표시한다. 또한, 도2 에 있어서 도1과 대응하는 기구부분에는 동일한 부호를 붙여서 표시하고 있다.

다음에 이 제어계통에 대해서 설명을 하면 도면에 있어서 (101)은 마이크로컴퓨터 등으로 형성되는 전자 제어부,(102)는 각종 유압 제어 밸브등으로 형성되는 유압 제어부를 표시하고 이 제어 계통에서는 무단 자동 변속기의 제어 수단은 주로 이들 전자 제어부(101) 및 유압 제어부(102)에 의해 구성되어 있다.

전자 제어부(101)는 제어 연산 처리를 하는 중앙 연산부(101A), 중앙 연산부(101A)에 엔진 및 차량으로부터의 각종의 운전 상태 신호를 처리가능한 형식으로 변환해서 공급하는 입력부(101B) 및 중앙연산부(101A)로부터의 제어 신호에 의거해서 유압 제어 등을 위한 각종 신호를 출력하는 출력부(101c)로 된다.

입력부(101B)에는 엔진(100)의 연료분사량이나 점화시기를 전자 제어하기 위한 콘트롤 모듈(103)에 의해 이용되는 수온 신호 S1, 스로틀 열림 신호 S2, 엔진 회전 신호 S3, ABS(안치 록 브레이크 시스템) 제어 장치(104)로부터의 ABS 작동 신호 S4, 차량의 제동 장치 작동시에 발해지는 제동 신호 S5, 세렉터 레버(105)의 조작 위치를 표시하는 신호로서 인히비터 스위치에서 발해지는 세렉터 위치 신호 S6, 구동 풀리(16)의 회전 속도 신호(S7)(터어빈 회전 속도 신호), 종동 풀리(26)의 회전 속도 신호 S8(차속 신호) 등이 입력되고 이들의 신호를 필요에 따라서 중앙연산부(101A)에 공급된다.

중앙 연산부(101A)는 변속 제어부(106), 라인압 제어부(107), 록업 제어부(108)로 형성되고 각각 상기한 각종 신호중에서 필요한 소정의 신호를 사용해서 제어 신호를 연산하고 출력부(101c)를 구성하는 스텝 모터 구동 회로(109), 라인압 솔레노이드 구동 회로(110), 록업 솔레노이드 구동 회로(111)를 구동하므로서 무단 변속기(17)의 변속비, 라인압, 록업그랫치(11)를 제어한다.

상세하게는 변속 제어부(106)는 스로틀 열림에 대표되는 엔진부하나 회전속도, 차속 둥에 의해서 미리 정해진 패턴에 따라서 변속이 행해지도록 스텝 모터 구동 회로(109)에 제어신호를 출력한다. 이 제어 신호에 의거해서 스텝 모터 구동 회로(109)는 유압 제어부(102)의 변속 제어 밸브(112)에 연결한 스텝 모터(113)를 구동한다. 또한 이 실시예에서는 이 스텝 모터(113)가 본 발명의 변속비 가변기구에 해당한다.

스텝 모터(113)는 스텝 모터 구동 회로(109)로부터의 신호에 대응한 변속비로 되도록 변속 제어 밸브(112)를 구동하고 구동풀리 실린더실(20)과 종동 풀리 실린더실(32)(도1 참조)에 공급하는 라인압을 상반적으로 증감시킨다. 변속 제어 밸브(112)에는 린크(114)를 거쳐서 구동 풀리(16)의 변위 곧 변속비가 피드백되고 스텝 모터(113)의 위치에 의한 목표로 하는 변속비로 된 곳에서 각 풀리 실린더실(20, 32)로의 유압 분배가 일정화해서 해당 목표 변속비로 안정하도록 되어 있다.

한편 이와같이 해서 무단 변속기(17)의 변속비가 제어되어 있을 때 각 풀리(16,26)에 공급되는 라인압이 과소면 풀리(16, 18)와 V 벨트(24) 사이의 마찰력이 부족해서 슬립이 일어나고 그반대로 라인압이 과대면 마찰력이 무용으로 커져 어느경우도 차량의 연비나 동력 성능에 악영향을 미친다. 거기에서 운전상태에 따라서 과부족이 없는 적절한 동력 전달이 행해지도록 라인압 제어부(107)가 라인압 솔레노이드 구동 회로(110)를 거쳐서 라인압을 제어하도록 하고 있다.

즉 라인압 솔레노이드 구동회로(110)는 유압 제어부(102)의 라인압 솔레노이드(115)의 위치를 구동 회로(110)로부터의 제어 신호에 의해 제어하고 이에 의해 라인압 솔레노이드(115)은 도시하지 아니한 유압 펌프로부터의 유압력을 모디파이어(압력 제어 밸브)(116) 및 레규레이터(정압 밸브)(117)를 거쳐서 목표로 하는 적절한 라인압으로 조정해서 변속 제어 밸브(112)내지 각 풀리(16,26)에 공급시킨다.

또 록크업 제어부(108)는 록크업 클러치(11)를 예를들면 차속이 소정치 이상으로 되었을 때에 접속하고 차속이 소정치 이하로 되었을 때에 해방되도록 유압제어를 한다.

즉 록크업 제어부(108)는 차속에 의해 록업 솔레노이드 구동 회로(111)를 거쳐서 유압 제어부(102)의 록크업 솔레노이드(118)를 구동하고 이에따라 록크업 제어 밸브(119)를 절환 제어한다. 이경우 록크업 제어 밸브(119)는 유압핌프로부터의 유압을 록크업 클러치(11)를 접속하도록 아프라이압으로서 토크 컨버터(12)의 컨버터실(12c)에 공급하는 계통과 꼭같이 해방하도록 릴리스압으로서 록크업 유실(12d)에 공급하는 계통과의 2 계 등의 상반적 절환을 하도록 되어 있다. 곧 록크업 클러치(11)를 접속할 때에는 컨버터실(12c)에 아프라이압을 공급함과 함께 로그업 유실(12d)을 개방하고 록크업 클러치(11)를 해방할때에는 록크업 유실(12d)에 릴리스압을 공급함과 함께 컨버터실(12c)을 개방한다.

이상은 본 발명을 적용가능한 무단자동 변속기의 한 예를 도시하는 것이고 본 발명에서는 이와같은 무단자동변속기에 있어서 무단 변속기에 고유의 동특성이나 파라미터 변동에 대응해서 확실하게 소기의 변속 웅답이 얻어지도록 변속비 지령치를 설정하는 데에 있다.

도3은 이와같은 제어를 하기 위한 변속 제어부(106)의 구성예를 기능 블록도로서 도시하는 것이다. 도면에 있어서 (410)은 스로틀 열림 신호 S2, 엔진 회전 신호 S3 등 상술한 각종의 운전상태신호에 의거해서 해당 운전상태에 대응하는 목표 변속비 i_pT를 연산하는 목표 변속비 연산부,(420)은 목표 변속비 i_pT와 실변속비 i_pR와의 비교에 의거해서 최종적인 지령치(변속비 변환치)로서의 스텝 모터 구동 신호 θs 를 출력하는 변속 지령부, (430)은 구동풀리(16)의 회전 속도 신호 S7 와 종동 풀리(26)의 구동 속도신호 S8 로부터 무단 변속기의 실변속비 i_pR를 연산하는 실변속비 연산부이다. 변속 지령부(420)는 제1, 제2 의 외란 보상 출력 연산부(451,452)를 구비한 외란 보상부(450), 저역 필터 입력 조정계수(K) 산출부(461)를 구비한 저역 필터입력 결정부(460), 목표 변속비등에 변속비 지령치(제1의 변속 지령치)를 출력하는 변속비 지령치 연산부(440), 이 변속비 지령치와 외란 보상 출력부(450)의 출력(제2의 변속비 지령치)에 의거해서 이경우의 변속비 가변 기구인 스렙 모터의 이동지령치 Sθ를 연산하는 변속비 지령치 변환부(470), 이 이동지령치를 최종적으로 스텝 모터 구동 신호 θs 로 변환해서 출력하는 스텝 모터 각 위치 조정부(480)를 구비하고 있다. 또한 (490)은 상술한 라인압 솔레노이드의 구동 듀티 신호를 연산하는 솔레노이드 구동 듀티비 연산부를 표시하고 있다.

다음으로 이 변속 제어부(106)에 있어서 제어 내용의 상세한 것을 도4 의 흐름도 및 도 5 이 외란 보상부분의 상세한 것을 되하는 블록도를 참조하면서 설명한다. 이 제어에서는 소정의 제어주기마다 변속 제어를 행하기 위해 대기 시간을 설정하고 그경과를 기다려 먼저 스텝 모터 각 위치 조정부 출력 θs 및 차속 신호 등의 각종 운전 상태 신호를 입력하고 θs 를 도 6에 도시하는 바와같은 변속 맵프에 의거해서 변속비 지령치 i_ps로 변환한다(스텝 101 내지 104). 또 무단 변속기의 입출력축 회전수 신호(S7, S8)에 의거해 실변속비 i_pR를 연산함과 함께 이 i_pR와 그것의 앞회까지의 연산치와의 비교에 의거해서 변속비가 증가 또는 감소의 어떤 방향으로 변하고 있는가를 도시하는 변속 방향치 Sd 를 설정한다(스텝 105).

다음으로 운전 상태 신호에 의해 목표 변속비 i_pT를 연산(스텝 106)한 후 무단 변속기의 기종마다 미리 실험 등에 의해 구해둔 변속비 i_p및 변속 방향 Sd 마다의 동특성 Gp(s)을 다음식(1)에서 구한다.

Gp(s)=Kp(ip)·exp^-Ls/{Tp(ip)s+1} …(1)

단, K_p(i_p) : 무단변속기의 계인

T_p(i_p) : 변속비 및 변소 방향마다 결정되는 무단 변속기의 시정수 (도 7 참조)

L : 낭비시간

s : 미분연산부

t : 시간(제어 연산주기의 현재시점)

이다.

한편, 외란보상부(450)는 위식(1)식에서 나타내어지는 무단변속기의 동특성을 기준 모델로 하고 이 기준 모델이 기름의 점성 변화나 양산분산 등의 파라미이터 변동이나 외란에 의한 흐트러짐을 제거하도록 설계된다. 또한 저역 필터 입력 결정부(460)는 목표 변속비 i_pT'변속비 지령치Si_p' 실변속비 i_pR에서 다음의 (2), (3)식에 표시되는 바와같이 먼저 i_pT와 i_pR와의 변속비 편차 i_pV에 의거해 맵프관수(f_7MAP)를 써서 저역 필터 입력 조정계수 K 의 값을 결정하고 더욱이 조정계수 K 를 써서 (4)식에서 저역 필터 입력치 i_pL를 산출한다(스텝 107∼108). 계수 K 의 관수 f_7MAP는 도8에서 볼 수 있는 바와같이 변속비의 편차 i_pV가 작은 경우는 1 이고 편차 i_pV가 큰 경우는 편차의 증대에 수반하여 0 에 근접하는 특성을 갖추고 있다. 한편 변속비 제어 신호 i_pS는 θs 에 의거해 도6 에 도시하는 변환 맵프의 역 맵프에서 구해진다. 또한 다음의 각 식중에서 「(t)」 를 침부한 수치는 시각 t 에서의 것임을 표시하고 있다.

i_pV= i_pT-i_pR…(2)

K = f_7MAP(i_pv) …(3)

i_pL= K·S_ip(t) + (K-1)_ips(t) …(4)

다음에 외란 보상부(450)에서는 이 저역 필터 입력치 i_pL및 실변속비 i_PR를 입력으로 하고 다음의 (5)식에서 외란 보상 출력 i_pD을 산출한다(스텝 109).

i_pD(t) = {T_p(i_p)s + 1}i_pR(t)/{T_H(i_p)s + 1}

-exp^-LS·i_pL(t)/{T_H(i_p)+1} …(5)

단, T_H(i_p)는 외란 보상 부분의 저역 필터로서의 컷트 오프 주파수이고, 무단 변속기의 동특성(시정수, 낭비 시간)과 제어계의 안정성(예를들면 계인 여유 12dB 이상, 위상여유 45 도 이상)이 만족되도록 산출된다(도9 참조).

또, 변속비 지령치 연산부(440)에서는 설계자가 희망하는 동특성(변속 응답) G_T(s)이 다음의 (6)식에서 부여되고 이에따라 변속비 지령치 Si_p는 (7)식에서 구해진다(스텝 109 내지 110).

G_T(s) = exp^-LS/(T_TS+1) …(6)

Si_p(t) = {T_p(i_p)s+1}i_pT(t)/{T_T(ip)s+1}-i_pD(t) …(7)

단,

T_T: 설계 목표에 대응하는 시정수이다.

이와같이 해서 연산한 변속비 지령치 Si_p는 무단 변속기의 변속비와 변속 방향마다의 동특성을 반영하고 있고, 즉 임의의 변속비 및 변속 방향에 대해 당초의 목표대로의 변속 응답을 대표하고 있다. 단 일반적으로 스텝 모터(113)의 각 위치와 무단변속기의 변속비는 정비례 관계에 있지 아니하므로 이경우 스텝 모터 각 위치 즉 그것의 구동 신호 Sθ 를 비례 관계가 성립하도록 변속비 지령치 변환부(470)에서 변속비 지령치 Si_p에 대응한 값으로 변환해서 출력하도록 하고 있다(스텝 107 내지 112).

다음식 (8)-(10)은 이 변환을 위한 관계식을 표시하고 있고, 이경우, 스텝 모터 각 위치에 대응하는 구동측 풀리 간격의 이동량 Ds 과 변속비 ip와의 관계에 의거해 변속 제어 밸브로의 변속 지령치와 변속비 ip 와의 비례관계가 성립하도록 해당 변속비 지령치의 변환량을 결정하는 것으로 하고 있다.

r_i= {Ds/2tan(β)}+r_io…(8)

r_o= [2r_i-πDc+{(2r_i-πDc)²-4(r_i ²+D_cr_i+D_c(2D_c-L_B))}^1/2]/2 …(9)

i_p= r_o/r₄…(10)

단, r_i: 구동측 풀리의 벨트 접촉부의 반경

r_io:구동측 풀리의 최소 반경

r_o: 종동측 풀리의 벨트 접촉부의 반경

D_c: 구동측 풀리와 종동측 풀리와의 축간 길이

L_B: 벨트의 주위 길이

β: 풀리의 쉬브(sheave) 각이다.

그런데 무단 변속기의 시방 제원은 기지이므로 제어때마다 이 변환식에 의거해서 변환량을 연산하는 것은 아니고 미리 연산해둔 결과를 맵프화한 것이나 혹은 실측 결과에 의거해서 얻은 변환량을 맵프화한 것을 도굴하도록 구성하므로서 연산 부하를 경감할 수가 있다.

도10은 상술한 외란 보상부에 대한 다른 구성예를 도시하는 것이고 이와같은 구성에 의해서도 위와같은 효과를 기대할 수가 있다.

도11 과 도12는 각각 상기한 실시 형태에 의한 효과를 시뮬레이션에 의해 본 출원인의 선행 기술과 비교해서 도시한 것이다. 도11은 정지상태로부터의 발진가속시의 특성, 도12는 퀵다운 변속시의 특성을 각각 도시하고 있다. 또 도면중의 선행예 A 는 변속 제어계의 응답성 개선을 위한 동특성 보상부와 외란 보상부를 설치한 기본적인 구성의 것을 선행예 B 는 그것의 개량 기술로서 변속비 제어부로의 외란 보상 입력을 실변속비와 변속기구의 위치 신호 혹은 제어 신호로 한 것을 각각 도시하고 있다. 도 11 에서 볼 수 있는 바와같이 선행예 B 의 것은 정지로부터의 발진 가속과 같이 변속비 지령치가 서서히 증가되는 것과 같은 조건 아래에서 목표 보다도 응답이 늦어지는 경향이 있으나 본 발명에서는 이와같은 지연은 거의 없다.

또 도12에서 볼 수 있는 바와같이 선행예 A 의 것에서는 킥크다운에 의한 급속한 변속비 지령치의 변화에 수반하여 목표치로부터의 오우버슈트를 발생하나 본 발명에서는 이와같은 상황에 있어서도 적절한 변속비 응답을 도시하고 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 무단 변속기의 동특성 추정부와 외란 보상 출력 연산부를 설치하고 외란 보상 출력 연산부로의 입력으로서 실변환비, 스텝 모터 등으로 형성되는 변속 기구부분의 위치 신호(혹은 위치 제어신호)와 변속 기구 제어부로의 변속비 지령치를 부여하는 것으로 하고 실변속비와 목표 변속비와의 편차에 의해 외란 보상 부분의 저역 필터의 입력으로서 변속 기구부분의 위치 신호 또는 변속기구 제어부의 변속비 지령치를 선택적으로 부여하므로써 실변속비와 목표 변속비의 편차가 적을 때에는 변속 기구부분의 비선형 특성을 보상하고 편차가 클 때에는 변속기구부분의 비선형 특성의 보상을 억제하도록 하였으므로 퀵다운시와 같이 목표 변속비의 변화가 변속 기구가 추종할 수 없을만큼 급격한 때의 외란 보상 출력의 영향으로 변속비가 오버슈트되어버리는 문제나 정지 상태로부터의 발진시와 같이 목표 변속비가 연속적으로 변화하는 경우에 변속 기구부의 비선형 특성의 보상이 행해지지 아니하고 응답 지연을 일으켜버리는 문제점을 해소하여 어떠한 운전 상태에 있어서도 보다 확실하게 소기의 변속비 응답이 발휘되는 효과가 얻어진다.

Claims

변속비가 변속비 가변 제어부를 거쳐서 무단계로 가변 제어되는 무단 변속기와, 차량의 운전 상태와 무단 변속기의 실변속비를 검출하는 검출 수단과, 검출된 운전 상태에서 목표 변속비를 설정하는 목표 변속비 설정부와, 무단 변속기의 변속비마다 소저의 동특성을 추정하는 동특성 추정부와, 후술한 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부의 이동지령치를 입력하고 변속비에 해당하는 변속비 변환치를 연산하는 변속비 변환치 연산부와, 상기 변속비 변환치와 후술하는 변속비 지령치 출력부로부터의 변속비 지령치에 의거해 후술하는 제1의 외란 보상출력 연산부의 저역 필터로 입력하는 값을 연산하는 저역 필터 입력 결정부와, 미리 설정된 저역 필터에 저역 필터 입력 결정부로부터의 입력치를 입력해서 제1의 외란 보상 출력을 연산하는 제1의 외란 보상 출력 연산부와, 상기 제1의 외란 보상 출력 연산부의 저역 필터와 같은 특성을 갖는 저역 필터에 동특성 추정치를 사용한 저역 필터의 역계를 걸어맞춘 구성의 필터를 갖추고, 이 필터에 실변속비를 입력하고 제2의 외란 보상 출력을 연산하는 제2의 외란 보상 출력 연산부와, 상기 제2의 외란 보상 출력에서 제1의 외란 보상 출력을 빼서 외란 보상 출력을 연산하는 외란 보상 출력부와, 상기 동특성 추정치와, 목표 변속비와 실변속비로부터 제1의 변속비 지령치를 연산하는 변속비 지령치 연산부와, 상기 제1의 변속비 지령치에서 외란 보상 출력을 빼서 제2의 변속비 지령치를 연산하고 이것을 변속비 지령치로서 출력하는 변속비 지령치 출력부와, 상기 변속비 지령치 출력부로부터의 변속비 지령치에 의거해 변속비 가변 기구의 이동 지령치를 연산하는 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부와, 상기 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부로부터의 이동 지령치에 의거해 변속비 가변기구의 변속에 관한 부위를 제어하는 변속 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 무단 자동 변속기의 변속 제어 장치.
변속비가 변속비 가변제어부를 거쳐서 무단계로 가변제어되는 무단 변속기와, 차량의 운전 상태와 무단 변속기의 실변속비를 검출하는 검출 수단과, 검출된 운전상태에서 목표 변속비를 설정하는 목표 변속비 설정부와, 무단 변속기의 변속비마다 소정의 동특성을 추겅하는 동특성 추정부와, 후술한 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부의 이동 지령치를 입력하고 변속비에 해당하는 변속비 변환치를 연산하는 변속비 변환치 연산부와, 상기 변속비 변환치와 후술하는 변속비 지령치 출력부로부터의 변속비 지령치에 의거해 후술하는 제1의 외란 보상 출력 연산부의 저역 필터로 입력하는 값을 연산하는 저역 필터 입력 결정부와, 미리 설정된 저역 필터에 저역 필터 입력 결정부로부터의 입력치를 입력해서 제1의 외란 보상 출력을 연산하는 외란 보상 출력 연산부와, 상기 외란 보상 출력 연산부의 저역 필터와 같은 특성을 갖는 저역 필터에 동특성 추정치를 사용한 저역 필터의 역계를 걸어맞춘 구성의 필터를 갖추고, 실변속비와 제1의 외란 보상출력을 뺀 값을 입력으로 하여 제2의 외란 보상 출력을 연산하고, 이 제2의 외란 보상 출력을 외란 보상출력으로써 출력하는 외란 보상 출력부와, 상기 동특성 추정치와, 목표 변속비와 실변속비로부터 제1의 변속비 지령치를 연산하는 변속비 지령치 연산부와, 상기 제1의 변속비 지령치에서 외란 보상 출력을 뺀 제2의 변속비 지령치를 연산하고 이것을 변속비 지령치로서 출력하는 변속비 지령치 출력부와, 상기 변속비 지령치 출력부로부터의 변속비 지령치에 의거해 변속비 가변 기구의 이동 지령치를 연산하는 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부와, 상기 변속비 가변 기구 이동 지령치 연산부로부터의 이동 지령치에 의거해 변속비 가변 기구의 변속에 관한 부위를 제어하는 변속 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 무단 자동 변속기의 변속 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 저역 필터 입력 결정부는 변속비 변환치와 변속비 지령치에 의거하는 저역 필터 입력치를 목표 변속비와 실변속비와의 편차에 의해 연산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무단 자동변속기의 변속 제어 장치.
제3항에 있어서, 저역 필터 입력 결정부는, 목표 변속비와 실변속비와의 편차가 작은 경우는 변속비 지령치를 저역 필터 입력치로 하고, 목표 변속비와 실변속비와의 편차가 큰 경우는 변속비 변환치를 저역필터 입력치로 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무단 자동 변속기의 변속 제어 장치.
제4항에 있어서, 저역 필터 입력 결정부는, 목표 변속비와 실변속비와의 편차가 작은 경우는 저역 필터 입력 조정계수를 1 로 하고, 목표 변속비와 실변속비와의 변속비가 큰 경우는 저역 필터 입력 조정 계수를 편차의 증대에 수반하여 0에 근접시켜가서,

저역 필터 입력치 = 저역 필터 입력 조정 계수×변속비 지령치+(저역 필터 입력 조정 계수-1)×변속비 변환치의 연산에 의해 저역 필터 입력치를 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무단 자동 변속기의 변속 제어 장치.