KR100298778B1 - 차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법 - Google Patents

차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법 Download PDF

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Abstract

'D'레인지에서 'R'레인지로 셀렉트 레버가 변경될 때 변속 말기에 발생되는 변속 쇼크를 최소화하여 변속성능을 향상시킴으로써, 승차감을 향상시킬 목적으로;
'D'→'R' 변속신호가 입력되면 제1, 2 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A, B)는 듀티 제어가 이루어지게 되는데,
제2 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-B)는 듀티 0%를 유지하고, 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)는 클리프 듀티 0%로 제어한 다음, 소정의 필타임 시간(tF)이 경과하면 듀티를 Da까지 상승시킨 후, 소정의 감소 기울기로 듀티 제어하며, 변속 레버가 'N'레인지에서 체류한 시간(t)을 검출하여, 상기에서 검출된 시간(t)이 소정의 조건을 만족하는가를 판단하고, 상기 판단결과 소정의 조건을 만족한다고 판단되면 목표 후진 동기점을 산출한 후, 터빈 변화율(△Nt)이 목표 후진 동기점에 도달할 때 듀티를 Da1로 상승 제어하고, 이후 소정의 제2 감소 기울기로 듀티 제어함으로써, 변속 말기에 발생하는 변속 쇼크를 저감할 수 있는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR AUTOMATIC TRANSMISSION OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량이 정차하고 있는 상태에서 운전자가 변속레버를 'D'레인지에서 'R'레인지로 절환시킬 때 발생되는 변속쇼크를 저감하기 위한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법에 관한 것이다.
예컨데, 자동차에 적용되는 자동 변속기는 자동차의 주행속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출조건에 따라 변속 제어장치가 다수의 솔레노이드 밸브를 제어하여 유압을 제어함으로써, 목표 변속단의 변속기어가 동작되어 자동으로 변속이이루어지게 하는 것이다.
즉, 운전자가 셀렉트 레버를 원하는 변속단으로 레인지 변환하면, 매뉴얼 밸브의 포트 변환이 이루어지면서 오일펌프로부터 공급되는 유압을 솔레노이드 밸브의 듀티 제어에 따라 변속기어 메카니즘의 여러 작동요소를 선택적으로 작동시켜 변속이 이루어지도록 한다.
이와 같은 작동원리에 따라 동작되는 자동변속기는, 각 해당 목표 변속단으로의 변속이 실행되는 경우 작동상태에서 작동 해제되는 마찰요소와, 작동 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 마찰요소를 보유하게 되는데, 이들 마찰요소의 작동 해제 및 작동 시작 타이밍에 따라 자동변속기의 변속성능이 결정되므로 최근에는 보다 나은 변속성능 향상을 위한 변속 제어 방법의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 점을 감안하여 본 발명의 기술적 배경을 살펴보면, 자동변속기의 변속 제어는 셀렉트 레버의 변환에 따라 'D' → 'N' 변속 제어, 'N' → 'D' 변속 제어, 'D'→'N'→'R' 변속 제어, 'R'→'N'→'D' 변속 제어, 'D' → 'R' 변속 제어, 'R' → 'D' 변속 제어, 'N' → 'R' 변속 제어, 'R' → 'N' 변속 제어, 'D' → '2' 변속 제어, '2' → 'D'등이 있는데, 본 발명은 'D' → 'R' 변속 제어에 관계한다.
즉, 상기와 같이, 정차중인 차량에 셀렉트 레버를 'D' 레인지에서 'R'레인지로 변환할 경우에는 'D' 레인지 1속에서 작동하고 있는 리어 클러치의 작동압이 해제되면서 'R' 레인지에서 작동하는 로우-리버스 브레이크와 킥 다운 서보에 작동압이 공급되도록 후진 변속을 제어하여야 하는데, 종래에는 'D' → 'R' 제어시 통상적인 'N' → 'R'제어로 프론트 클러치와 로우-리버스 브레이크에 작동압이 공급되게 후진 변속 제어를 행하고 있다.
그러나, 상기한 전진 'D' 레인지에서 후진 'R' 레인지 변속 제어를 통상의 'N' 레인지에서 'R' 레인지로의 변속 제어 방법으로 변속 제어를 수행함에 따라, 후진 변속 완료를 판단하는 터빈 회전수(Nt) 동기점(A) 판정이 늦어져 엔진에서 출력되어 자동 변속기로 공급되는 토크 변화가 발생됨에 따라 후진 변속 말기에 변속 쇼크가 발생되는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 목적으로 전진 'D' 레인지에서 후진 'R' 레인지로의 변속 제어시 변속 레버의 'N' 레인지에서 'R' 레인지로 변경될 때의 'N' 레인지 체류시간 시간에 따라 결합측의 후진 동기점(A) 판정을 달리하여 변속 말기에 발생되는 변속 쇼크를 저감하여 변속 성능을 향상시키고, 승차감을 향상시키기 위한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
도1은 본 발명에 적용되는 자동 변속기의 변속 제어 장치 구성 블록도.
도2는 본 발명에 적용되는 유압 시스템.
도3은 본 발명에 적용되는 자동 변속기의 변속 제어 방법 동작 순서도.
도4a는 본 발명에 적용되는 자동 변속기의 변속 듀티 패턴도.
도4b는 본 발명에 적용되는 자동 변속기의 변속시 유압 흐름도.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 변속레버 위치가 'D' 레인지에서 'R' 레인지로 변경되어 변속 신호가 입력되면 터빈 변화율(△Nt)을 검출하고, 크립 듀티를 0%로 제어한 다음, 소정의 시간(tF)이 경과했는가를 판단하는 단계와;
상기 단계에서 소정의 시간(tF)이 경과한 것으로 판단되면, 듀티를 Da로 상승 제어한 후, 소정의 제1 감소 기울기로 듀티 제어하는 단계와;
상기 단계에서 소정의 감소 기울기로 듀티를 제어시 변속 레버가 'N' 레인지에 체류한 시간(t)을 검출하는 단계와;
상기 단계에서 검출된 'N' 레인지 체류 시간(t)이 소정의 제1 및 제2 조건에 만족하는가를 판단하여 상기 제1 및 제2 조건을 만족하면 목표 동기점을 산출하는 단계와;
상기 단계에서 검출한 터빈 변화율(△Nt)이 목표 동기점에 도달하였는가 판단하는 단계와;
상기 단계에서 터빈 변화율(△Nt)이 목표 동기점에 도달했다고 판단되면, 듀티를 Da1로 상승 제어하고, 소정의 제2 감소 기울기로 듀티 제어하며 'R' 레인지 변속 완료 시간(Te1)이 경과되었는가를 판단하는 단계와;
상기 단계에서 'R' 레인지 변속 완료 시간(Te1)이 경과되었다고 판단되면, 듀티를 0%로 제어하고 듀티 제어를 종료하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제어 방법이 적용되는 변속 제어장치의 구성도로서, 변속 제어장치는 엔진(10)으로부터 회전 동력이 토오크 컨버터(20)를 통해 토오크 변환되어 출력될 때 출력측인 터어빈의 회전속도가 검출되어 변속 제어부(30)로 입력되고, 주행상태 감지부(40)로부터 차속, 스로틀 개도율, 트랜스밋션의 온도등 전반적인 상태를 검출하여 그에 해당하는 전기적인 신호가 변속 제어부(30)로 입력된다.
그러면, 변속 제어부(30)에서는 주행 상태 감지부(40)로부터 인가되는 신호에 의해 차량의 전반적인 운행 상태를 판단하여, 설정된 맵 테이블의 데이터에 의해 유압 제어를 위한 듀티 패턴의 시호를 출력하여 유압 시스템(50)을 구동하게 된다.
상기 유압 시스템(50)은 상기 변속 제어부(30)에서 인가되는 제어신호에 따라 변속단 동기를 위한 각각의 솔레노이드 밸브를 구동시켜 임의의 마찰요소를 제어함으로써, 스로틀 밸브의 개도율과 차속 및 토오크 컨버터내의 터어빈 회전 속도에 따라 목표 변속단을 업 시프트 또는 다운 시프트를 실행시키게 되는 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 유압 제어시스템의 일예를 보인 것으로서, 이의 유압 시스템 구성을 살표보면, 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환하여 변속기측으로 전달하는 토오크 컨버터(102)와, 이 토오크 컨버터 및 변속단 제어에 필요한 오일과 윤활에 필요한 오일을 생성하여 토출하는 오일펌프(104)를 포함한다.
상기한 오일펌프(104)로부터 생성되는 유압이 흐르는 관로(106)에는 이 관로를 따라 흐르는 오일을 일정한 압력으로 만드는 압력조절밸브(108)와, 토오크 컨버터 및 윤활용 오일의 압을 일정하게 조절하는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(110), 그리고 토오크 컨버터의 동력전달 효율을 높여주기 위한 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(112)들이 연결된다.
그리고 오일펌프(104)로부터 생성되는 일부의 오일은, 라인압보다 항시 낮은압을 유지할 수 있도록 하는 리듀싱 밸브(114)와, 운전석에 있는 셀렉터 레버의 위치에 따라 연동하면서 유로를 절환하는 매뉴얼 밸브(116)로 공급되고, 상기 리듀싱 밸브(114)에서 감압된 일정한 유압은 제1 압력 제어 밸브(118) 및 제2 압력 제어 밸브(120)로 공급되어 변속단 제어압으로 사용된다.
상기 제1,2 압력 제어 밸브(118)(120)로 공급되는 유압의 일부는 중립 레인지에서 후진 레인지로 모드 변경시 변속충격을 줄여주는 N-R 컨트롤 밸브(122)로 공급되고, 상기한 매뉴얼 밸브(116)가 주행(D) 레인지에 있을 때 유압이 흐르는 관로(124)에, 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 온/오프 제어되는 제1 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브(SCSV-A) 및 제2 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브(SCSV-B)의 작용으로 유로를 절환하는 시프트 컨트롤 밸브(126)가 연통되어 상기한 매뉴얼 밸브(116)와 함께 수동 및 자동 변속 컨트롤이 이루어진다.
그리고 상기 시프트 컨트롤 밸브(126)에는 2속 관로(128), 3속 관로(130), 4속 관로(132)가 연결되는데, 상기 관로(124)상에는 1속 관로(134)가 분지되어 상기 제1,2 압력 제어 밸브(118)(120)로 라인압을 공급하며, 이들 제1,2 압력 제어밸브(118)(120)는 제1,2 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)(PCSV-B)에 의하여 유로가 절환되어 제1 압력 제어 밸브(118)는 변속 제어중에 마찰요소에 제어압을 공급하고, 제2 압력 제어 밸브(120)는 1속단의 입력요소로 작용하는 리어 클러치(C1)에 드라이브 압을 공급한다.
그리고 시프트 컨트롤 밸브(126)의 2속 관로(128)는 1-2 시프트 밸브(136)의 좌측단 포트로 공급되어 이 밸브를 제어하고, 3속 관로(130)는 2개의관로(138)(140)로 분기되어 제1 분기관로(138)는 관로는 2-3/4-3 시프트 밸브(142)의 좌측단 포트로 공급되어 밸브를 제어하며, 제2 분기관로(140)는 그 말단부가 분기되어 엔드 클러치 밸브(145)와 하이로우 압력밸브(146)로 유압을 공급한다.
또한, 4속 관로(132)는 리어 클러치 해방밸브(148)의 좌측단 포트와 2-3/4-3 시프트 밸브(142)의 우측단과 연통되어 이들 밸브를 제어하며, 상기 유압 분배수단의 일부 밸브와 적어도 2개의 마찰요소 사이에는 트랜스밋션 제어유닛(이하, TCU라고 칭함)의 작동 불능 또는 유압 분배수단을 형성하는 상기 각 밸브들에서 스틱현상이 발생되었을 때, 가장 이상적인 변속단으로 페일 세이프 기능을 수행하도록 하는 안전수단으로서의 페일 세이프 밸브(150)가 배치된다.
상기한 매뉴얼 밸브(116)에는 타이밍 제어관로(152)가 연결되어 이의 관로를 따라 흐르는 유압을 컨트롤 스위치 밸브(144)의 제어압으로 사용하며, 이의 타이밍 제어관로(152)상에 배치되는 제3 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브(SCSV-C)에 의하여 제어된다.
그리고 매뉴얼 밸브(116)가 후진(R) 레인지에 있을 때 후진 제1 제어관로(154)로 공급되는 유압은 리어 클러치 해방밸브(148)와 2-3/4-3 시프트 밸브(142)를 통해 프론트 클러치(C4)로 유압을 공급할 수 있도록 함과 동시에 후진 제2 제어관로(156)로 공급되는 유압이 1-2 시프트 밸브(136)를 경유하여 후진 변속단에서 반력요소로 작용하는 로우-리버스 브레이크(C5)로 유압을 공급하며, 프론트 클러치(C4)로 공급되는 유압의 일부가 킥 다운 서어보(C2)의 해제측 쳄버(h2)로 동시에 공급될 수 있도록 하고 있다.
또한, 컨트롤 스위치 밸브(144)로 3속압을 공급하는 3속 관로(130)의 제2 분기관로(140)상에 엔드 클러치(C3) 작동압에 의하여 제어될 수 있는 엔드 클러치 밸브(160)를 배치하였다.
상기에서 컨트롤 스위치 밸브(144)는 제3 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브(SCSV-C)에 의하여 제어되면서 시프트 컨트롤 밸브(126)의 2속 라인(128)압을 2,3,4속에서 킥 다운 서어보(C2)의 작동측 쳄버(h1)로 공급함과 동시에 1-2 시프트 밸브(136)를 경유하는 제1 압력 제어 밸브(118)의 제어압을 공급받아 킥 다운 서어보(C2)의 작동측 쳄버(h1) 또는 엔드 클러치(C3)로 공급하는 기능을 갖는다.
이와 같은 구성에 의해 전진 1속에서는 리어 클러치(C1)가 작동하고, 2속에서는 리어 클러치(C1)와 킥 다운 서어보(C2)가 작동하며, 3속에서는 리어 클러치(C1)와 엔드 클러치(C3), 그리고 프론트 클러치(C4)가 작동하고, 4속에서는 킥 다운 서어보(C2)와 엔드 클러치(C3)가 작동하며, 후진에서는 프론트 클러치(C4)와 로우-리버스 브레이크(C5)가 작동하면서 변속이 이루어지게 되는 것이다.
이러한 유압 제어시스템에 있어서, 변속레버가 'D' 레인지에서 'R' 레인지로 변경되면 변속 제어는 첨부한 도4a와 같이 듀티 제어되는데, 도 3에서와 같이 듀티 제어 방법은 먼저 'D' → 'R' 변속신호가 입력되면(S100) 제1, 2 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A, B)는 듀티 제어가 이루어지는데, 도4a와 같이 제2 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-B)는 0%의 듀티를 유지한다.
이때, TCU는 터빈 회전수 변화율(△Nt)를 검출하기 시작한다.
제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)는 클리프 듀티를 출력하던 중 'D'→ 'R' 변속 신호에 따라 클리프 듀티를 0%로 제어하고(S105), 소정의 시간(tF)이 경과했는가를 판단한다(S110).
즉, 도2에 도시되어 있는 매뉴얼 밸브(116)가 'D' 레인지에서 'R' 레인지로 변경되면, 리어 클러치(C1)에 작용하던 라인압은 도 4b에서와 같이 제1 기울기(a11)와 제2 기울기(a12)로 해제되어지며, 프론트 클러치(C4)에는 제1 기울기(b11), 제2 기울기(b12), 제3 기울기(b13), 제4 기울기(b14), 제5 기울기(b15) 및 제6 기울기(b16)로 라인압이 공급되어진다.
이어서, 상기 (S110) 단계에서 소정의 필타임 시간(tF)이 경과한 것으로 판단되면, TCU는 듀티를 소정의 값(Da%)으로 제어한 후(S115), 소정의 듀티 감소 기울기(α)로 듀티 제어하며(S120), 'N' 레인지 체류 시간(t)을 누적한다(S125).
하지만, 상기(S110) 단계에서 소정의 필타임 시간(tF)이 경과하지 않은 경우, TCU는 0%의 듀티를 유지한다.
따라서, TCU는 상기 단계에서 'N' 레인지 체류 시간(t)을 누적한 후, 변속레버의 위치가 'N' 레인지인가를 판단한다(S130).
상기 단계에서 변속레버가 'N' 레인지 위치를 벗어나 'R' 레인지에 위치하면, TCU는 상기(S125) 단계에서 누적된 'N' 레인지 체류 시간(t)이 제1 조건을 만족하는가를 판단한다(S135).
상기에서 제1 조건은 40ms < t < 90ms이다.
상기 단계에서 제1 조건을 만족하는 경우, TCU는 상기 누적된 소정의시간(t)이 제2 조건을 만족하는가 판단한다(S140).
상기에서 제2 조건은 40ms < t < 60ms이다.
상기(S125) 단계에서 누적된 소정의 시간(t)이 제2 조건을 만족하는 경우, TCU는 소정의 산술식에 의해 도 4b에 도시되어 있는 목표 동기점(A점)을 산출한다(S145).
상기에서 목표 동기점(A점)은 최대 터빈 회전수(Ntmax)에 소정의 제2 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출한다.
이어서, TCU는 변속 초기부터 검출한 터빈 변화율(△Nt)이 상기에서 산출된 목표 동기점(A)에 도달하였는가를 판단한다(S150).
상기 단계에서 터빈 변화율(△Nt)이 목표 동기점(A)에 도달했다고 판단되면, TCU는 듀티를 소정의 값(Da1)으로 상승 제어한 후(S155), 소정의 감소 듀티율(β)로 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)를 듀티 제어(S160)하며, 'R' 레인지 변속 완료 시간(Te1)이 경과되었는가를 판단한다(S165).
상기에서 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)는 상기의 듀티 제어에 의해 도 4b에서와 같이 라인압을 제1 기울기(b11), 제2 기울기(b12), 제3 기울기(b13) 및 제4 기울기(b14)로 로우-리버스 브레이크(C5)에 공급되도록 제어된다.
따라서, TCU는 상기(S165) 단계 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)를 듀티 제어하기 위한 'R' 레인지 변속 완료 시간(Te1)이 경과된 것으로 판단되면, 듀티값을 0%로 제어하고 모든 듀티 제어를 종료한다(S170).
상기와 같이 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)가 듀티 제어되면서 자동 변속기의 'D' → 'R' 변속 제어가 이루어지는데, 이때 본 발명에 의하면, 변속레버가 'D' 레인지에서 'N' 레인지로 이동되면 클리프 듀티가 0%로 제어되고, 리어 클러치(C1)의 작용되던 라인압이 듀티 제어없이 해제되며, 프론트 클러치(C4)에 라인압이 듀티 제어없이 공급되어지는데, 소정의 시간(tF)이 경과된 후, 제 1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PCSV-A)의 듀티 제어중 셀렉터 레버가 'N' 레인지에서 'R' 레인지로 가변된 시간이 제1 조건과 제2 조건에 만족하는 경우, 'D' 레인지 작용압 해제 즉시 'R'레인지 작용압을 바로 공급하여 자동 변속기의 'D' → 'R' 변속시 변속 말기에 발생되는 변속 쇼크를 최소화하여 변속감을 향상시키기 위한 것이다.
상기 실시예는 가장 바람직한 실 예를 설명한 것으로써, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 실시예로부터 용이하게 설명할 수 있는 것도 본 발명에 포함된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면 변속레버가 'D' 레인지에서 'R' 레인지로 변경될 때, 상기 변속레버가 'N' 레인지에 체류한 시간(t)을 검출한 후, 상기 검출된 소정의 시간(t)이 'D'→'R' 변속 제어 조건을 만족하면 목표 동기점(A) 판정 방법을 통상의 'N'→'R' 변속 제어의 목표 동기점(A) 판정과 다르게 하여 듀티 제어를 수행함으로써, 자동 변속기의 'D'→'R' 변속시 변속 말기에 발생되는 변속 쇼크를 저감하여 변속 성능을 향상시킴으로써, 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 변속레버 위치가 'D' 레인지에서 'R' 레인지로 변경되어 변속 신호가 입력되면, 터빈 변화율(△Nt)을 검출하고, 클리프 듀티를 0%로 제어한 다음, 소정의 필타임 시간(tF)이 경과했는가를 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 소정의 필타임 시간(tF)이 경과한 것으로 판단되면, 듀티를 Da로 상승 제어하고, 소정의 제1 감소 기울기로 듀티 제어하는 단계와;
    상기 단계에서 소정의 감소 기울기로 듀티를 제어하며, 변속레버가 'N' 레인지에 체류한 시간(t)을 검출하는 단계와;
    상기 단계에서 검출된 'N' 레인지 체류 시간(t)이 소정의 제1 및 제2 조건에 만족하는가를 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 제1 및 제2 조건을 만족하면 목표 동기점을 산출하는 단계와;
    상기 단계에서 검출한 터빈 변화율(△Nt)이 목표 동기점에 도달하였는가 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 터빈 변화율(△Nt)이 목표 동기점에 도달했다고 판단되면, 듀티를 Da1으로 상승 제어하고, 소정의 제2 감소 기울기로 듀티 제어하며 임의의 시간(Te1)이 경과되었는가를 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 임의의 시간(Te1)이 경과되었다고 판단되면, 듀티를 0%를 제어하고 듀티 제어를 종료하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 변속 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 검출된 'N' 레인지 체류 시간(t)이 제1 조건과 제2 조건 중 어느 한 조건을 만족하지 않는 경우, 통상적인 'N' → 'R' 변속 제어에 의한 목표 동기점을 산출하여 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법.
  3. 제1항과 제2항에 있어서, 제1 조건은 40ms < t < 90ms이고, 제2 조건은 40ms < t < 60ms 인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 방법.
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