KR100278457B1

KR100278457B1 - 무단 변속기 탑재 차량의 변속 충격 경감 장치

Info

Publication number: KR100278457B1
Application number: KR1019980024369A
Authority: KR
Inventors: 마사유끼 야스오까
Original assignee: 하나와 요시카즈; 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2001-02-01
Also published as: DE19828603B4; JPH1120512A; DE19828603A1; US5976054A; KR19990007383A; JP3341633B2

Abstract

본 발명에 따르는 변속 충격 경감 장치는 무단 변속기 및 엔진으로 구성된 동력 전달계를 탑재한 차량에 설치된다. 변속 충격 경감 장치는 시간당 변속비의 변화 속도로부터 변속에 의한 관성 토오크를 계산하는 계산부와 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 계산된 관성 토오크에 기초해서 엔진의 토오크를 보정하기 위한 출력 토오크 보정부를 포함한다. 따라서, 관성 토오크로 인한 변속 충격이 변속 지연을 발생시키지 않고도 억제된다.

Description

무단 변속기 탑재 차량의 변속 충격 경감 장치

본 발명은 무단 변속기(continuously variable transmission, CVT)를 탑재한 차량의 변속 충격을 경감하는 장치의 개선에 대한 것이다.

벨트형 무단 변속기 또는 토로이달형 무단 변속기와 같은 무단 변속기는 대체로 필요 엔진 부하 및 차속으로부터 목표 변속비를 얻고 목표 변속비로 실변속비(actual CVT ratio)를 조정하는 방식으로 변속 제어를 수행하도록 배열된다. 따라서, 차량을 가속시키기 위해 가속 페달을 더욱 밟음에 따라 필요 엔진 부하가 증가되거나 구동력의 부족으로 해서 차속이 감소되는 경우, 목표 변속비는 증가, 즉 목표 변속비는 저속측 변속비로 변화된다. 특히, 무단 변속기는 증가된 목표 변속비로 하향 변속된다. 한편, 가속 페달을 밟는 정도를 감소시킴에 따라 필요 엔진 부하가 감소되는 저부하 구동 상태와, 차속이 과다 구동력으로 해서 증가되는 차속 증가 상태의 경우, 목표 변속비는 감소, 즉 목표 변속비는 고속측 변속비로 변화된다. 특히, 무단 변속기는 감소된 변속비로 상향 변속된다. 이러한 변속에 의해, 엔진 회전 속도(엔진 회전 관성력)는 변속비의 변화에 따라 변화된다. 엔진 속도 증가 중에 하향 변속이 수행될 때, 엔진 토오크는 도9의 (d)의 이점 쇄선에 의해 지시된 바와 같이 부(negative)의 관성 토오크만큼 저하된다. 이러한 엔진 토오크의 저하는 도9의 (e) 및 (f)의 해칭부에 의해 도시된 바와 같이 토오크가 갑자기 내려가는(pop-down) 느낌의 변속 충격을 발생시킨다. 또한, 엔진 회전 속도를 감소시키는 중에 상향 변속이 수행될 때, 정(positive)의 관성력이 발생된다. 이러한 정의 관성력은 도면에서 도시되지는 않았지만, 토오크가 갑자기 올라가는(pop-up) 느낌의 변속 충격을 발생시킨다.

이러한 변속 충격을 억제하기 위해, 예컨대 일본 특허 공개 공보 제5-99011 및 제7-239002호에서와 같은 다양한 장치들이 제시되어 왔다. 전자의 공보에 개시된 장치는 변속이 시작되었을 때, 상향 변속 의한 변속 충격을 억제하기 위해 엔진 토오크를 낮추도록 배열된다. 또한 후자의 공보에 개시된 장치는 도10의 (d), (e) 및 (f)에서 이점 쇄선에 의해 도시된 바와 같이 변속 충격을 억제하기 위해 도10b에 이점 쇄선에 의해 도시된 바와 같은 시간당 변속비에서의 변화 속도(rate of change)를 감소시키도록 배열된다.

그러나, 이들 두 개의 종래의 장치는 해결되어야 할 문제들을 갖고 있는데, 따라서 차량의 구동성을 저하시키지 않고도 변속 중에 변속 충격을 만족스럽게 억제시키거나 변속 충격 경감 과정을 수행하는 것을 어렵다.

본 발명의 목적은 차량의 구동성을 저하시키지 않고도 변속에 의한 관성 토오크 때문에 변속 충격을 충분히 억제시키는 개선된 변속 충격 억제 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변속 충격 경감 장치를 탑재한 자동차의 동력 전달계의 개략도.

도2는 제1 실시예의 제어기에 의해 수행되는 변속 제어 프로그램의 흐름도.

도3은 제1 실시예의 변속 제어에 사용되는 변속 맵을 도시한 그래프.

도4는 제1 실시예의 제어기에 의해 수행되는 변속 중에 변속 충격을 경감시키기 위한 스로틀 제어 프로그램을 도시한 흐름도.

도5는 제2 실시예의 제어기에 의해 수행되는 변속 중에 변속 충격을 경감시키기 위한 스로틀 제어 프로그램을 도시한 흐름도.

도6은 제3 실시예의 제어기에 의해 수행되는 변속 중에 변속 충격을 경감시키기 위한 스로틀 제어 프로그램을 도시한 흐름도.

도7은 제4 실시예의 제어기에 의해 수행되는 변속 중에 변속 충격을 경감시키기 위한 스로틀 제어 프로그램을 도시한 흐름도.

도8은 본 발명에 따른 제5 실시예의 충격 경감 장치를 구비한 무단 변속기를 탑재한 자동차의 동력 전달계의 개략도.

도9의 (a) 내지 (f)는 제1 실시예의 변속 제어 및 변속 충격 경감 제어의 결과와 종래의 변속 충격 경감 과정의 결과의 비교를 도시한 타임 챠트.

도10의 (a) 내지 (f)는 제1 실시예의 변속 제어 및 변속 충격 경감 제어의 결과와 다른 종래의 변속 충격 경감 과정의 결과의 비교를 도시한 타임 챠트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 엔진 (내연 기관)

2 : 무단 변속기

3 : 가속 페달

4 : 스테핑 모터

5 : 스로틀 밸브

6 : 토오크 컨버터

7 : 제1 풀리

8 : 제2 풀리

10 : 최종 구동 링 기어 유닛

11 : 차동 기어 유닛

12 : 유압 액츄에이터

13 : 제어기

16 : 스로틀 개도 센서

17 : 제1 풀리 회전 속도 센서

18 : 제2 풀리 회전 속도 센서

19 : 차속 센서

20 : 가역 모터

본 발명에 따르는 변속 충격 경감 장치는 무단 변속기 및 엔진으로 구성된 동력 전달계를 탑재한 차량을 위한 것이다. 변속 충격 경감 장치는 시간당 변속비의 변화 속도로부터 변속에 의한 관성 토오크를 계산하는 계산부와 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 계산된 관성 토오크에 기초해서 무단 변속기로 입력된 토오크를 보정하는 출력 토오크 보정부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르는 상술한 변속 충격 경감 장치의 출력 토오크 보정부는 관성 토오크를 상쇄시키는 토오크를 발생시키고 무단 변속기에 대해 발생된 토오크를 작용하는 스로틀 밸브 및 가역성 모터의 제어를 통해서 엔진의 출력 토오크를 보정하도록 배열된 하나의 엔진 출력 토오크 보정부에 의해 특정될 수 있다.

도면에서, 유사한 인용 부호는 모든 도면에 걸쳐 유사한 부품 및 요소를 지시한다.

도1 내지 도4 및 도9의 (a) 내지 (f)에는 본 발명에 따른 무단 변속기를 탑재한 자동차용 변속 충격 경감 장치의 제1 실시예가 도시되어 있다.

도1에서, 본 발명에 따른 변속 충격 경감 장치를 탑재한 자동차는 동력 전달계와 제어 시스템을 포함한다. 동력 전달계는 엔진(1)과 무단 변속기(2)를 포함한다. 엔진(1)은 가속 페달(가속기)(3)에 직접 연결되지 않으며 스테핑 모터(4)에 연결된 스로틀 밸브(5)를 포함한다. 스테핑 모터(4)는 목표 스로틀 개도(TVO*)로 스로틀 개도(TVO)를 조정하기 위해 제어기(13)에 의해 전기 제어된다. 특히, 스테핑 모터(4)의 출력 샤프트는 스로틀 밸브(5)에 연결되며, 제어기(13)는 스로틀 밸브(5)가 목표 스로틀 개도(TVO*)로 설정되도록 스테핑 모터(4)의 출력 샤프트의 회전각을 정밀하게 제어한다. 스테핑 모터(4)의 이러한 제어에 의해, 엔진(1)은 목표 스로틀 개도(TVO*)에 따라 동력을 출력하도록 제어된다. 도1에서 명백한 바와 같이, 엔진(1)의 실린더로 공급된 공기의 유동은 스로틀 밸브(5)의 스로틀 개도(TVO)에 따라 제어된다.

무단 변속기(2)는 공지된 V-벨트형이며 토오크 컨버터(6)를 통해서 엔진(3)의 출력 샤프트에 구동식으로 연결된 제1 풀리(7)와, 제1 풀리(7)와 측면 축방향으로 배열된 제2 풀리(8)와, 제1 및 제2 풀리(7, 8)와 구동식으로 상호 연결된 V 벨트를 포함한다. 제2 풀리(8)는 차량의 차륜(도시 안됨)을 구동시키기 위해 최종 구동링 기어 유닛(10)을 통해 차동 기어 유닛(11)에 구동식으로 연결된다.

제1 및 제2 풀리(7, 8)는 각각 제1 및 제2 풀리(7, 8)의 가동 디스크를 축방향으로 이동시킴으로써 그 유효 반경을 변경시키도록 배열된다. 목표 변속비(i*)에 따라 유압 액츄에이터(12)에 의해 발생된 제1 풀리 압력(P_pri) 및 제2 풀리 압력(P_pri)에 대응하는 위치로 두 개의 가동 디스크를 축방향으로 이동시킴으로써, 무단 변속기(2)는 실변속비가 목표 변속비(i*)로 조정되도록 연속 변속을 수행한다.

제어기(13)는 목표 스로틀 개도(TVO*) 및 변속비(i*)를 계산하도록 배열된다. 제어기(13)는 가속기 가압 센서(14)로부터의 가속 페달(3)의 가압 정도(APS)를 지시하는 신호, 스로틀 개도 센서(16)로부터의 스로틀 개도(TVO)를 지시하는 신호와, 제1 풀리 회전 속도 센서(17)로부터의 제1 풀리(7)의 제1 회전 속도(N_pri)를 지시하는 신호와, 제2 풀리 회전 속도 센서(18)로부터의 제2 풀리(8)의 제2 회전 속도(N_sec)를 지시하는 신호와, 차속 센서(19)로부터의 차속(VSP)을 지시하는 신호를 수신한다.

제어기(13)는 도2의 흐름도에 의해 지시된 변속 제어와 도4의 흐름도에 의해 도시된 스로틀 개도 제어를 수행한다.

우선, 도2의 변속 제어를 설명하기로 한다.

단계(S21)에서, 제어기(13)는 가속 가압(APS)과, 스로틀 개도(TVO)와, 제1 회전 속도(N_pri)와, 제2 회전 속도(N_sec)와, 차속(VSP)을 판독한다.

단계(S22)에서, 제어기(13)는 방정식 i_p= N_pri/N_sec로부터 실변속비(i_p)를 계산한다. 실변속비(i_p)는 제2 회전 속도(N_sec)에 대한 제1 회전 속도(N_pri)의 비율이다.

단계(S23)에서, 제어기(13)는 가속 가압(APS)과, 차속(VSP)과, 도3에 도시된 맵(map)과 같은 소정 변속 맵으로부터 목표 제1 회전 속도(N_pri*)를 검색한다.

단계(S24)에서, 제어기(13)는 방정식 i* = N_pri*/N_sec로부터 목표 변속비(i*)를 계산한다. 즉, 목표 제1 회전 속도(N_pri*)를 제2 회전 속도(N_sec)로 나눔으로써 목표 제1 회전 속도(N_pri*)에 대응하는 목표 변속비(i*)를 계산한다.

단계(S25)에서, 제어기(13)는 유압 액츄에이터(12)로 목표 변속비(i*)를 출력하여 목표 변속비(i*)로 실변속비(i_p)를 제어한다.

다음으로, 도4에 도시된 스로틀 개도 제어를 설명하기로 한다.

단계(S31)에서, 제어기(13)는 방정식 i_p= N_pri/N_sec로부터 실변속비(i_p)를 계산하고 제2 풀리(8)의 회전 속도(N_sec)를 판독한다.

단계(S32)에서, 제어기(13)는 시간당 실변속비(i_p)의 변화 속도((d/dt)i_p)(변속 속도((d/dt)i_p)를 계산한다. 특히, 변속 속도((d/dt)i_p))는 현재의 실변속비(i_p)와 이전의 실변속비(i_OLD) 사이의 차i_p-i_OLD를 계산 주기(Δt)로 나눔으로써, 즉 (d/dt)i_p= (i_p- i_OLD)/Δt에 의해 얻어진다.

단계(S33)에서, 제어기(13)는 변속 속도((d/dt)i_p)로부터의 변속과 다음의 방식에 의해 발생된 관성 토오크(T_di)를 계산한다.

우선, 엔진 토오크가 제1 풀리(7)로 직접 전달되는 토오크 컨버터(6)의 록업 상태에서의 작업에 대한 설명을 하기로 한다.

차량의 축 둘레에서의 동일 관성력(I_da)이 다음의 방정식 (1)에 의해 표현된다고 가정한다.

I_da= (I_e+ I_i)I_P ²·i_f ²+ I_sec·i_f ²+ I_d---(1)

여기에서, I_e는 엔진(1)의 회전 관성력이고, I_i는 입력 샤프트 둘레의 회전 관성력, i_p는 변속비, i_f는 최종 구동 링 기어 유닛(10)의 최종 경감비, I_sec는 제2 풀리(8) 둘레의 회전 관성력, I_d는 차량의 축 둘레에서의 회전 관성력이다.

차량 둘레에서의 에너지 방정식은 다음의 방정식에 의해 공통으로 표현된다.

∫(T_d- T_R/L)n_d·dt = (1/2)I_da·n_d ²

여기에서, T_d는 차량 축 토오크, T_R/L는 차량의 주행 저항, n_d는 차량 축의 각속도이다.

상술한 에너지 방정식을 시간으로 미분함으로써, 다음의 방정식 (2)가 얻어진다.

(T_d- T_R/L)n_d= (1/2)n_d ²·(d/dt)I_da+ I_da·n_d·(d/dt)n_d---(2)

실변속비(i_p)를 제외한 항들은 방정식 (1)에서와 동일하며, 다음의 방정식 (3)이 얻어진다.

(d/dt)I_da= 2(I_e+ I_i)i_P·i_f ²·(d/dt)i_P---(3)

방정식 (3)을 방정식 (2)로 치환하여 재배열함으로써, 다음의 방정식 (4)가 얻어진다.

I_da·(d/dt)n_d= (T_d- T_R/L) - (I_e+ I_i)i_P·i_f ²·n_d·(d/dt)i_P---(4)

여기에서, 우측의 제1 항은 상수 항이고, 우측의 제2 항은 임시 항으로 변속에 의해 차륜 구동 샤프트에서 발생된 관성 토오크(T_di)를 나타낸다.

단계(34)에서, 제어기(13)는 다음의 방정식으로부터 변속에 의해 발생된 관성 토오크(T_di)를 상쇄시키기 위한 엔진 토오크 전환값(T_ei)을 계산한다.

T_ei= (T_di)/i_P·i_f= (I_e+ I_i)·i_f ²·n_d·(d/dt)i_P

상술한 방정식의 (i_f·n_d) 항은 다음과 같이 제2 회전 속도(N_sec)에 의해 표현되며;

(i_f·n_d) = (2π/60)N_sec,

상기 방정식은 다음과 같이 표현된다.

T_ei= (I_e+ I_i)·(2π/60)N_sec·(d/dt)i_P---(5)

또한, 단계(S34)에서, 제어기(13)는 엔진 보정 토오크로 관성 토오크(T_di)를 상쇄하기 위해 엔진 토오크 전환값(T_ei)을 출력한다.

다음으로, 토오크 컨버터(6)가 록업 상태에 놓이지 않고 엔진 토오크를 증폭시키는 중에 제1 풀리(7)로 엔진 토오크를 전달하는 컨버터 상태에서의 작동에 대해 설명하기로 한다.

이러한 컨버터 상태에서, 토오크 컨버터(6)의 펌프 추진기(impeller)의 동작 방정식 및 토오크 컨버터(6)의 터빈 주행기의 동작 방정식은 다음의 방정식 (6)과 (7)에 의해 각각 표현된다.

I_e·(d/dt)n_e= T_e- T_i---(6)

I_t·(d/dt)n_t= T_t- T_R/L---(7)

여기에서, n_e는 엔진 각속도, T_e는 엔진 토오크, T_i는 토오크 컨버터 입력 토오크, I_t는 터빈 주행기의 회전 관성력, n_t는 터빈 주행기의 각속도, T_t는 터빈 주행기의 변속 토오크이다.

토오크 컨버터(6)의 속도비가 e일 때, 토오크비는 t이고, 방정식 (6)과 (7)의 변속 토오크(T_e)와 엔진 각속도(n_e)는 다음의 방정식 (8)과 (9)에 의해 표현된다.

T_t= t·T_t---(8)

n_e= (1/e)n_t---(9)

다음의 방정식 (10)은 방정식(6)으로부터 나온다.

T_i= T_e- I_e(d/dt)n_e---(10)

다음의 방정식은 방정식 (9)로부터 나온다.

(d/dt)n_e= (1/e)(d/dt)n_t- (1/e²)n_t(d/dt)e

(d/dt)n_e는 (d/dt)e보다 훨씬 크기 때문에, 상기 방정식의 제2 항은 다음과 같이 무시할 수 있다.

(d/dt)n_e= (1/e)(d/dt)n_t---(11)

따라서, 다음의 방정식은 방정식 (7), (8), (10), 및 (11)로부터 얻어진다.

I_t(d/dt)n_t= t[T_e- (1/e)·(d/dt)n_t] - T_R/L

상기 방정식을 배열함으로써, 다음의 방정식이 얻어진다.

[I_t+ (t/e)I_e](d/dt)n_t= t·T_e- T_R/L

결국, 토오크 컨버터(6)의 컨버터 상태 하에서의 터빈 주행기 둘레의 회전 관성력(I_ta)은 다음의 방정식 (12)에 의해 표현된다.

I_ta= I_t+ (t/e)I_e---(12)

따라서, 토오크 컨버터(6)의 컨버터 상태의 변속에 의한 관성 토오크를 상쇄시킴으로써 관성력을 보충하는 보정 토오크(t_ei)는 방정식 (5) 및 (12)로부터 다음과 같이 얻어진다.

T_ei= [(t/e)I_e+ I_i](2π/60)N_sec·(d/dt)i_P·(1/t) --- (13)

제어기(13)는 도4의 흐름도의 단계(34)에서 방정식 (5) 또는 (13)으로부터 나오는 보정 토오크(t_ei)를 출력하기 때문에, 대체로 가속 가압(APS)에 일치하는 값으로 측정되는 목표 스로틀 개도(TVO*)는 보정 토오크(T_ei)에 대응하는 가속기 페달 가압 정도에 의해 (증가 또는 감소) 보정된다. 즉, 제어기(13)는 목표 스로틀 개도(TVO*)로 실스로틀 개도(TVO)를 조정하기 위해 스테핑 모터(4)로 보정된 목표 스로틀 개도(TVO*)를 지시하는 명령 신호를 출력함으로써 스로틀 밸브(5)의 스로틀 제어를 수행한다.

이하에서는, 상술한 스로틀 개도 작업을 수행하는 중에 도9의 (a)에 도시된 바와 같은 가속 페달(6)의 작업에 의한 하향 변속이 수행되는 경우에 대한 설명을 하기로 한다.

도9의 (e) 및 (f)에서 도시된 바와 같이, 이 제어에 의해, 엔진 토오크 및 차륜 구동력은 이점 쇄선에서 연속 선으로 증가된다. 증가된 엔진 토오크는 도9의 (d)의 연속선에 의해 도시된 바와 같은 관성 토오크를 편평하게 하기 위해 도9의 (d)의 이점 쇄선에 의해 도시된 관성 토오크를 상쇄시키는 기능을 한다. 이것은 엔진 토오크 및 구동력에 대한 해칭부에 의해 지시된 영역의 발생을 방지하며, 따라서 관성 토오크(T_di)에 의한 (관성력 낙하 느낌을 갖는) 변속 충격은 경감된다.

본 발명에 따른 변속 충격 경감 장치의 제1 실시예에 의해 보장되는 이러한 변속 충격 경감 기능으로, 변속 충격 경감 효과는 연속선과 이전 쇄선 사이의 비교에 의해 명백한 바와 같이 변속 지연을 발생시키지 않고도 보장된다. 이것은 또한 변속 지연으로 인한 구동력의 변화 지연을 방지한다.

또한, 비록 갑자기 올라가는 느낌의 변속 충격이 상향 변속에 의해 발생되지만, 본 발명에 따른 변속 충격 경감 장치에 의해 수행되는 스로틀 개도 제어는 상향 변속 중의 변속 충격을 감소시키기 위해 엔진 토오크 및 차륜 구동력을 감소시킴으로써 상향 변속에 의한 관성 토오크(T_di)를 상쇄시킨다.

제1 실시예의 변속 충격 경감 장치는 제1 회전 속도 측정값(N_pri)과 제2 회전 속도 측정값(N_sec) 사이의 비율로부터 실변속비(i_p)를 계산하고, 하나의 제어 주기 기간 동안 실변속비(i_p)의 변화량으로부터 변속비(i_p)의 변화 속도((d/dt)i_p)를 계산하도록 배열된다. 변화 속도((d/dt)i_p)를 얻기 위한 이러한 단순화된 구조는 이것을 얻기 위한 비용을 감소시킨다.

제1 회전 속도 측정값(N_pri)과 제2 회전 속도 측정값(N_sec)은 풀리(7, 8)의 회전 변동으로 인한 노이즈(noise)를 포함하기 때문에, 변속 속도((d/dt)i_p)의 계산 결과는 변동하고 부정확하게 된다.

계산된 변속 속도((d/dt)i_p)의 이러한 경향을 증가시키기 위해, 제1 회전 속도 측정값(N_pri), 제2 회전 속도 측정값(N_sec), 실변속비(i_p), 변속 속도((d/dt)i_p) 중 하나는 변속 속도((d/dt)i_p)의 계산 결과로부터 노이즈를 제거하기 위한 여과 과정에 의해 처리된다. 그러나, 이것이 단순히 수행된다면 이러한 여과 과정은 변속 속도((d/dt)i_p)의 측정 지연을 발생시킨다.

도5에서, 본 발명에 따른 차량에 탑재된 무단 변속기의 변속 충격 경감 장치를 구현한 제2 실시예의 스로틀 개도 제어의 흐름도가 도시되어 있다. 제2 실시예는 여과 처리에 의한 측정 지연을 해결하도록 배열된다. 제2 실시예의 기본 구조는 스로틀 개도 제어를 제외하고는 도1에 도시된 제1 실시예의 구조와 동일하다. 제2 실시예에서, 무단 변속기(2)는 수학적 모델에 의해 표현되며, 이러한 수학적 모델의 데이타는 제어기(13)에 저장된다.

도5에 도시된 스로틀 개도 제어에 대해 설명하기로 한다.

단계(S41)에서, 제어기(13)는 무단 변속기(2)의 수학적 모델에 변속 제어 명령을 가함으로써 현재의 실변속비(i_PMODEL)를 계산한다. 또한, 제어기(13)는 제2 회전 속도(N_sec)를 판독한다.

단계(S42)에서, 제어기(13)는 현재의 실변속비(i_PMODEL)로부터 이전의 실변속비(i_MODEL(OLD))를 감하고 도5의 회전 주기 기간(Δt)으로 얻어진 차를 나눔으로써 변속 속도((d/dt))i_p)를 계산한다.

단계(S43)에서, 제어기(13)는 제1 실시예의 단계(S33)의 방식과 유사한 변속에 의한 관성 토오크를 계산한다.

단계(S44)에서, 제어기(13)는 제1 실시예의 단계(S34)의 방식과 유사하게 방정식 (5) 또는 (13)으로부터 보정 토오크(T_ei)를 계산하고 보정 토오크로 관성 토오크(T_di)를 상쇄시키기 위해 엔진 토오크 전환값(T_ei)을 출력한다.

이렇게 배열된 제2 실시예에서, 제1 회전 속도(N_pri) 및 제2 회전 속도(N_sec)의 측정값을 사용하지 않고 변속 속도((d/dt))i_p)가 얻어진다. 따라서, 변속 속도((d/dt))i_p)의 계산 값은 노이즈가 없으며, 따라서 이것은 노이즈를 제거하기 위한 여과 과정을 수행하기는 것을 용이하게 한다. 이것은 변속 속도((d/dt))i_p)가 정밀하게 얻어지도록 한다.

도6에서, 본 발명에 따른 변속 충격 경감 장치의 제3 실시예가 도시되어 있다. 제3 실시예는 제2 실시예와 동일한 방식으로 무단 변속기(2)의 수학적 모델을 얻도록 배열된다. 제3 실시예의 기본 구조는 스로틀 개도 제어에 대한 것을 제외하고는 도1에 도시된 제1 실시예의 구조와 동일하다. 제3 실시예는 토오크 컨버터(6)가 컨버터 상태로 놓여질 때 변속 충격 경감 과정을 수행하지 않도록 배열된다. 그 이유는 토오크 컨버터(6)의 컨버터 상태에서의 변속 충격이 무시될 수 있도록 컨버터 상태 하에서의 토오크 컨버터(6)의 토오크 변동 흡수 기능에 의해 흡수되기 때문이다. 제3 실시예의 스로틀 개도 제어는 도6의 흐름도를 참조해서 상새하게 설명하기로 한다.

단계(S51)에서, 제어기(13)는 무단 변속기(2)의 수학적 모델에 변속 제어 명령을 가함으로써 현재의 실변속비(i_PMODEL)를 계산한다. 또한, 제어기(13)는 제2 회전 속도(N_sec)를 판독한다.

단계(S52)에서, 제어기(13)는 현재의 실변속비(i_MODEL)로부터 이전의 실변속비(i_MODEL(OLD))를 감하고 도6에 도시된 흐름도의 회전 주기 기간(Δt)으로 얻어진 차를 나눔으로써 변속 속도((d/dt))i_p)를 계산한다.

단계(S53)에서, 제어기(13)는 토오크 컨버터(6)가 록업 상태에 놓여 있는지의 여부를 판단한다. 단계(S53)에서의 판단이 긍정적일 때, 루틴(routine)은 단계(S54)로 진행한다. 단계(S53)에서의 판단이 부정적일 때, 루틴은 단계(S55)로 진행한다.

단계(S54)에서, 제어기(13)는 보정 토오크를 0(T_ei= 0)으로 설정한다.

단계(S54) 또는 단계(S54)를 수행한 다음, 루틴은 제어기(13)가 보정 토오크(T_ei)를 출력하는 단계(S56)로 진행한다. 즉, 제어기(13)는 목표 스로틀 개도(TVO*)로 실스로틀 개도(TVO)를 조정하기 위해 스테핑 모터(4)로 보정된 목표 스로틀 개도(TVO*)를 지시하는 명령 신호를 출력함으로써 스로틀 밸브(5)의 스로틀 제어를 수행한다.

변속에 의한 관성 토오크는 변속 충격 경감 장치의 스로틀 개도 제어를 통한 엔진 토오크 및 차륜 구동력의 변화에 의해 상쇄되기 때문에, 관성 토오크로 인한 변속 충격은 경감된다.

제3 실시예는 토오크 컨버터(6)가 보정 토오크(T_ei)를 컨버터 상태에 놓일 때 보정 토오크(T_ei)를 0으로 설정함으로써 엔진 토오크의 보정을 수행하지 않도록 배열된다. 제3 실시예의 이러한 배열에 대한 이유는 컨버터 상태에서의 대부분의 모든 상황에서 토오크 컨버터(6)가 유체를 통해서 입력 및 출력 요소 사이의 상대 회전에 의해 토오크 변동을 흡수하는 기능을 하기 때문이다. 이러한 변동 흡수 기능은 또한 변속 충격을 상쇄시키는 기능을 하며 변속 충격 경감 제어가 상쇄되도록 한다.

또한, 변속 충격 경감 제어(엔진 토오크 변화 작업)가 컨버터 상태에서 요구되는 경우에도, 제3 실시예는 도7의 흐름도에 도시된 제어를 수행하도록 배열된다. 여기에서, 도7의 흐름도에 의해 도시된 이러한 배열을 제4 실시예의 작업으로서 설명하기로 한다.

단계(S61)에서, 제어기(13)는 무단 변속기(2)의 수학적 모델에 변속 제어 명령을 가함으로써 현재의 실변속비(i_PMODEL)를 계산한다. 또한, 제어기는 제2 회전 속도(N_SEC)를 판독한다.

단계(S62)에서, 제어기(13)는 현재의 실변속비(i_PMODEL)로부터 이전의 실변속비(i_MODEL(OLD))를 감하고 도7에 도시된 흐름도의 회전 주기 기간(Δt)으로 얻어진 차를 나눔으로써 변속 속도((d/dt))i_p)를 계산한다.

단계(S63)에서, 제어기(13)는 토오크 컨버터(6)가 록업 상태에 놓여 있는지의 여부를 판단한다. 단계(S63)에서의 판단이 긍정적일 때, 루틴은 단계(S64)로 진행한다. 단계(S63)에서의 판단이 부정적일 때, 루틴은 단계(S65)로 진행한다.

단계(S64)에서, 제어기(13)는 단계(S61)에서 얻어진 변속 속도((d/dt))i_p)와, 단계(S62)와 방정식 (5)에서 얻어진 제2 회전 속도(N_SEC)로부터 (록업 상태 하에서의 변속에 의한 관성 토오크를 상쇄하기 위해) 보정 토오크를 0(T_ei= 0)으로 설정한다.

단계(S65)에서, 제어기(13)는 토오크 컨버터(6)의 회전비(e)와 토오크비(t)를 판독한다.

단계(S65)를 수행한 다음, 루틴은 제어기(13)가 단계(S61)에서 얻어진 변속 속도((d/dt))i_p)와, 단계(S62)와 방정식 (13)에서 얻어진 제2 회전 속도(N_SEC)로부터의 컨버터 상태 하에서의 변속에 의한 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 보정 토오크(T_ei)를 계산하는 단계(S66)로 진행한다.

단계(S64) 또는 단계(S65)를 수행한 다음, 루틴은 보정 토오크(T_ei)를 출력하는 단계(S67)로 진행한다. 즉, 제어기(13)는 목표 스로틀 개도(TVO*)로 실스로틀 개도(TVO)를 조정하기 위해 스테핑 모터(4)로 보정된 목표 스로틀 개도(TVO*)를 지시하는 명령 신호를 출력함으로써 스로틀 밸브(5)의 스로틀 제어를 수행한다.

변속에 의한 관성 토오크는 변속 충격 경감 장치의 스로틀 개도 제어를 통해서 엔진 토오크 및 차륜 구동력의 변화에 의해 상쇄되기 때문에, 관성 토오크로 인한 변속 충격은 경감된다.

제4 실시예는 단계(S66)에서 측정된 양을 수행함으로써 컨버터 상태 하에서도 엔진 토오크의 보정을 수행하도록 배열되기 때문에, 필요에 따른 컨버터 상태 하에서도 소정의 변속 충격 경감 효과를 보장할 수 있다.

도8에서, 본 발명에 따른 변속 충격 경감 장치의 제5 실시예가 도시되어 있다. 도8에 도시된 바와 같이, 제5 실시예의 구조는 가역 모터(20)가 무단 변속기(20)의 변속 시스템에 엔진(1) 및 토오크 컨버터(6) 사이의 임의의 부분과 같은 곳에 설치된다는 점을 제외하고는 도1에 도시된 제1 실시예의 구조와 대체로 동일하다. 또한, 엔진(1)은 변속에 의한 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 엔진 토오크 제어 대신 보정 토오크(T_ei)를 발생시키기 위해 가역 모터(20)를 구동시키도록 배열된다. 가역 모터(20)는 보정 토오크(T_ei)에 대응하는 토오크를 발생시키고 이것을 엔진 토오크의 변화 작업 대신에 동력 전달계의 변속 시스템에 공급한다.

제5 실시예의 변속 제어 및 스로틀 개도 제어는 가역 모터(20)가 차량의 변속 시스템에 보정 토오크를 가한다는 점을 제외하고는 제4 실시예의 변속 제어 및 스로틀 개도 제어와 동일하다.

이렇게 배열된 제5 실시예에서, 변속에 의한 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 엔진 토오크 제어를 용이하게 할 수 있다. 이것은 차량의 구동 성능에 좋은 결과를 제공하게 된다. 또한, 제5 실시예는 스로틀 밸브(5)를 전기적으로 제어할 필요가 없기 때문에, 가속 페달(3)과 연결된 기계적 스로틀 밸브를 사용할 수 있다.

비록 본 발명의 양호한 실시예가 도1에서 도시된 스테핑 모터(4)를 사용하도록 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 스테핑 모터 대신에 직류 모터를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 변속 충격 억제 장치는 차량의 구동성을 저하시키지 않고도 변속에 의한 관성 토오크로 해서 변속 충격을 충분히 억제시키는 효과를 제공하게 된다.

Claims

무단 변속기(CVT) 및 엔진으로 구성된 동력 전달계를 탑재한 차량의 변속 충격 경감 장치에 있어서,

시간당 변속비의 변화 속도로부터 변속에 의한 관성 토오크를 계산하는 계산부와 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 계산된 관성 토오크에 기초해서 엔진의 출력 토오크를 보정하기 위한 출력 토오크 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
무단 변속기(CVT) 및 엔진으로 구성된 동력 전달계를 탑재한 차량의 변속 충격 경감 장치에 있어서,

시간당 변속비의 변화 속도로부터 변속에 의한 관성 토오크를 계산하는 계산부와 계산된 관성 토오크에 기초해서 무단 변속기의 변속기 시스템에 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 토오크를 가하는 관성 토오크 상쇄 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제1항에 있어서, 상기 시간당 변속비의 변화 속도는 각각 소정의 주기 기간만큼 변속비의 변화량으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제3항에 있어서, 상기 변속비는 변속기 입력 회전 속도와 변속기 출력 회전 속도 사이의 비율로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제3항에 있어서, 상기 시간당 변속비의 변화 속도는 상기 비율로부터 노이즈를 제거하기 위한 여과 과정에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제4항에 있어서, 상기 변속비는 변속비의 변화 속도로부터 노이즈를 제어하기 위한 여과 과정에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제3항에 있어서, 상기 변속비는 무단 변속기의 수학적 모델에 기초해서 계산되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제1항에 있어서, 변속에 의해 발생된 관성 토오크는 토오크 컨버터가 엔진과 무단 변속기 사이에 설치될 때 토오크 컨버터의 속도비와, 토오크비와, 토오크 용량 계수 중 적어도 하나와 변속비의 변화 속도로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제8항에 있어서, 변속에 의해 발생된 관성 토오크의 계산 방법은 토오크 컨버터의 작업 상태에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제9항에 있어서, 상기 작업 상태는 토오크 컨버터의 입력 및 출력 요소가 직접적으로 연결되는 록업 상태와 입력 및 출력 요소의 직접 연결이 해제되는 컨버터 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제9항에 있어서, 관성 토오크를 상쇄시키기 위한 토오크는 토오크 컨버터가 록업 상태에 놓일 때 발생되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제9항에 있어서, 관성 토오크를 상쇄시키기 위한 토오크는 토오크 컨버터가 컨버터 상태에 놓일 때 방지되는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
무단 변속기(CVT) 및 엔진으로 구성된 동력 전달계를 탑재한 차량의 변속 충격 경감 장치에 있어서,

무단 변속기의 제1 풀리의 회전 속도를 측정하는 제1 회전 속도 센서와, 무단 변속기의 제2 풀리의 회전 속도를 측정하는 제2 회전 속도 센서와, 엔진의 실린더에 공급되는 공기의 유동을 제어하는 스로틀 밸브와, 제2 회전 속도에 대한 제1 회전 속도의 비율의 변화 속도로부터 변속에 의한 관성 토오크를 계산하고 상기 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 상기 스로틀 밸브의 개도를 제어하도록 배열된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
무단 변속기(CVT) 및 엔진으로 구성된 동력 전달계를 탑재한 차량의 변속 충격 경감 장치에 있어서,

무단 변속기와 엔진 사이에 설치된 가역 모터와, 무단 변속기의 제1 풀리의 회전 속도를 측정하는 제1 회전 속도 센서와, 무단 변속기의 제2 풀리의 회전 속도를 측정하는 제2 회전 속도 센서와, 제2 회전 속도에 대한 제1 회전 속도의 비율의 변화 속도로부터 변속에 의한 관성 토오크를 계산하고 상기 관성 토오크를 상쇄시키는 토오크를 발생시키기 위해 제2 회전 속도와 상기 가역 모터를 제어하도록 배열된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
무단 변속기(CVT) 및 엔진으로 구성된 동력 전달계를 탑재한 차량의 변속 충격 경감 장치에 있어서,

시간당 변속비의 변화 속도로부터 변속에 의한 관성 토오크를 계산하는 계산 수단과 상기 관성 토오크를 상쇄시키기 위해 계산된 관성 토오크에 기초해서 무단 변속기로 입력된 토오크를 보정하기 위한 출력 토오크 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제15항에 있어서, 상기 출력 토오크 보정 수단은 스로틀 밸브의 제어를 통해서 엔진의 출력 토오크를 보정함으로써 무단 변속기의 출력 토오크를 보정하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.
제15항에 있어서, 상기 출력 토오크 보정 수단은 관성 토오크를 상쇄시키기 위한 토오크를 발생시키고 발생된 토오크를 무단 변속기에 가하는 가역 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속 충격 경감 장치.