KR100360980B1 - 자동변속기의유압제어장치 - Google Patents

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Abstract

자동변속기의 유압제어장치는 변속기구와, 변속기구의 변속특성을 전환하는 마찰요소와, 유압을 제어하는 유압제어기구와, 변속전후의 변속기구의 입력속도차이와 변속기구에 도입된 입력토크에 의거하여, 목표변속시간을 설정하는 목표변속시간설정장치와 목표변속시간설정장치를 통하여 얻어진 목표변속시간과 변속전후의 변속기구의 입력속도변화에 의거하여 변속기구의 입력부재의 각가속도를 연산하는 각가속도연산기와, 각가속도연산기를 통해 얻어진 변속기구의 입력부재의 각가속도에 의거하여 변속기구에 대한 동력전달장치의 관성모멘트로 인한 힘의 모멘트를 극복하기 위하여 관성유압을 설정하는 관성유압설정장치와, 입력토크에 의거하여 변속기구에 도입된 입력토크에 대응하는 입력토크유압을 설정하는 입력토크압설정장치와, 그리고 관성유압과 입력토크유압에 의거하여 유압제어기구를 위하여 최종목표유압을 설정하는 목표압설정장치를 포함한다. 변속충격은 효과적으로 억제된다.

Description

자동변속기의 유압제어장치
본 발명은 자동변속기의 유압제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 자동변속기는 토크콘버터와 변속기구를 구비하고 있다. 토크콘버터는 크랭크샤프트 또는 엔진토크에 의해 발생된 토크를 변환해서, 엔진출력토크를 터빈토크로서 터빈샤프트에 전달한다. 변속기구는 터빈토크를 기계적으로 변환해서 출력샤프트에 도입한다. 한편, 변속기구는 일반적으로 태양기어, 링기어, 피니언기어 등의 복수의 기어를 가진 유성기어기구를 구비하고 있으며, 변속시에는 그 내부에서의 동력전달경로를 전환함으로써 변속특성(변속단, 변속비)을 전환하도록 되어 있다.
변속기구의 동력전달경로 또는 변속특성을 전환하기 위해서, 자동변속기는, 소정의 기어에의 토크의 전달을 온(토크의 전달), 오프(토크전달의 차단)하는 클러치, 소정의 기어에의 브레이킹을 온(고정) · 오프(해방)하는 브레이크등의 각종 유압식 마찰요소를 구비하고 있다. 이 유압기구는 각 마찰요소의 온 · 오프패턴을 전환해서 변속기구의 변속특성을 전환하도록 되어 있다.
이와 같은 자동변속기에 있어서, 마찰요소의 체결력은 라인압 또는 기본공급압에 거의 비례한다. 변속시에 있어서, 각 마찰요소의 체결압, 즉 유압기구의 라인압은, 이 마찰요소를 개재해서 전달되는 토크량에 따라서 적당한 값을 가져야만 한다. 라인압이 과도하게 높으면, 원하지 않는 변속충격은 물론 동력손실을 초래한다. 역으로, 라인압이 너무 낮으면, 변속을 위한 시간이 연장되므로 차량의 주행성을 저하시키게 된다. 이 라인압은 마찬가지로 변속기구를 통해서 전달되는 토크량에 따라서 변속상태를 제외한 정상상태에서 적당한 값을 가져야만 한다. 상술한 바와 같이, 라인압이 너무 높으면, 동력손실은 증가한다. 그리고, 라인압이 너무 낮으면, 마찰요소는 그 사이에 슬립이 발생하므로 마찰요소의 체결부가 바람직하지 못하게 마모되거나 가열된다.
그래서, 종래의 자동변속기는 통상, 토크콘버터로부터 변속기구에의 입력토크인 터빈토크에 따라서 라인압을 제어한다. 그러나, 터빈토크 또는 터빈샤프트의 토크를 직접 검출하는 것은 어렵다. 그러므로, 통상, 엔진출력토크 또는 크랭크샤프트토크는 점화타이밍 등에 의거하여 계산된 후, 엔진토크에 토크콘버터의 토크비를 곱해서 터빈토크를 연산한다. 한편, 토크콘버터의 토크비는 터빈샤프트회전수와 크랭크샤프트회전수의 비 또는 속도비로부터 용이하게 연산된다.
터빈샤프트회전수, 즉 변속기구의 입력부재회전수는 변속시에 변화한다. 그러므로, 엔진으로부터 변속기구에의 동력전달장치의 관성모멘트로부터 구할 수 있는 힘의 모멘트는 입력부재회전수의 변화로 인해서 마찰요소에 작용한다. 따라서, 마찰요소를 통해서 전달된 토크량은 변속기구의 입력토크와 동력전달장치의 힘의 모멘트의 합이 된다. 특히, 업시프트변속의 경우에, 입력부재회전수는 감소하므로 힘의 모멘트는 터빈샤프트토크와 같은 방향으로 마찰요소에 작용하도록 되어있다. 역으로, 다운시프트변속의 경우에, 입력부재회전수는 증가하므로 힘의 모멘트는 터빈샤프트토크와 반대방향으로 작용하도록 되어있다.
한편, 힘의 모멘트는 관성모멘트와 샤프트의 각가속도의 적이다.
따라서, 마찰요소는 터빈토크는 물론 힘의 모멘트를 받으므로 최적라인압은 변속상태에서 유일하게 변속기구에 도입되는 입력토크에 의거하여 결정할 수는 없다. 그래서, 변속기구에의 입력토크 및 입력회전수에 의거하여 라인압을 결정하는 유압제어장치가 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허공보 제 4(1992)-72099호 참조).
그러나, 라인압이 변속기어장치에의 입력토크 및 입력회전수에 의거하여 결정되는, 일본국 특허공보 제 4(1992)-72099호에 기재된 종래의 자동변속기의 유압 제어장치는, 변속시에 마찰요소에 작용하는 힘의 모멘트를 정확히 파악할 수 없다는 점에서 불리하다. 업시프트변속에 있어서, 변속기구의 출력토크가 힘의 모멘트로 인해서 일시적으로 증가하므로 토크충격이 발생한다. 출력토크의 증가를 억제하기 위해서, 변속기간이 연장되는 것이 필요하므로 변속시의 주행성능은 저하한다.
따라서, 본 발명의 목적은 변속시에 자동변속기의 유압제어장치의 최적라인압을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 변속시간을 단축해서 변속충격을 효과적으로 방지할 수 있는 자동변속기의 유압제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적들은 변속기구와, 변속기구의 변속특성을 전환하게 위하여 유압으로 제어되는 마찰요소와; 마찰요소의 유압을 제어하는 유압제어기구와; 변속전후의 변속기구의 입력속도차이와 변속기구에 도입된 입력토오크에 의거하여 목표변속시간을 설정하는 목표변속시간설정장치와; 목표변속시간설정장치를 통하여 얻어진 목표변속시간과 변속전후의 변속기구의 입력속도변화에 의거하여 변속기구의 입력부재의 각가속도를 연산하는 각가속도연산기와, 각가속도연산기를 통해 얻어진 변속기구의 입력부재의 각가속도에 의거하여 변속기구에 대한 동력전달장치의 관성모멘트로 인한 힘의 모멘트를 흡수하기 위하여 관성유압을 설정하는 관성유압설정장치와, 입력토크에 의거하여 변속기구에 도입된 입력토크에 대응하는 입력토크유압을 설정하는 입력토크압설정장치와, 그리고 관성압설정장치에 의해 설정된 관성유압과 입력토크압설정장치에 의해 설정된 입력토크유압에 의거하여 작동유압으로서 유압제어기구의 최종목표유압을 설정하는 목표압설정장치로 구성되는 자동변속기의 유압제어장치에 의해 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 각가속도연산기에 의해 연산된 입력부재의 각가속도와 변속기구의 입력토크에 의거하여 변속시에 변속기구에 목표입력토크를 설정하는 목표토크설정장치를 포함하고 있다. 이 입력토크압설정장치는 목표토크 설정장치에 의해 설정된 목표토크에 의거하여 입력토크유압을 설정한다.
바람직하게는, 목표변속시간설정장치는 변속후의 변속기구에 대한 입력속도 변화와 변속기구에 도입된 입력토크에 의거한 목표변속시간맵을 검색하여 목표변속 시간을 설정한다. 이 경우에, 상기 목표변속시간설정맵은, 변속시에 변속기구에서 토크다운이 행해지는 유압제어의 경우와, 변속시에 변속기구에서 토크다운이 행해지지 않는 유압제어의 경우에 대해서 각각 개별적으로 설정되고 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 목표토크설정장치에 의해 설정된 목표입력토크에 입력토크를 제어하는 엔진토크제어장치를 포함한다. 이 목표압설정장치는 실제입력토크와 목표입력토크 중의 더 작은 값에 의거하여 변속시의 유압제어기구의 작동유압을 설정한다.
더 상세하게는, 목표압설정장치는 실제입력토크가 변속시의 목표입력토크보다 더 클 때 목표입력토크에 대응하는 값에 작동유압을 설정하고, 목표입력토크가 실제입력토크보다 더 클 때 실제입력토크에 대응하는 값에 설정한다.
입력토크는 적어도 엔진의 흡기량을 포함하는 매개변수에 의해 결정된다. 이 엔진토크제어장치는 실제입력토크가 변속시의 관성위상의 목표입력토크보다 더 클 때 목표입력토크에 대응하는 소정값에 엔진토크를 고정하기 위하여 제어한다. 변속이 목표변속시간내에서 완료될 때 변속전후의 변속기구의 입력부재의 회전수변화는변속시에 마찰요소에 작용하는 관성토크를 나타내는 인자로서 사용된다.
바람직하게는, 변속시에 실제입력토크에 따라서 목표변속시간을 변경시키는 목표변속시간변경장치와, 그리고 목표변속시간이 증가됨에 따라 관성유압을 감속시키는 관성유압변경장치를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 변속시에 마찰요소의 마찰계수를 추정하는 마찰계수추정장치를 포함한다. 이 마찰요소는 변속시에 유압제어기구에 의해 유압제어를 받게 된다.
목표압설정장치는 입력토크, 변속시의 변속기구의 속도변화율 그리고 마찰계수추정장치에 의해 추정된 추정마찰계수에 의거하여 작동유압을 설정한다. 마찰계수추정장치는 표면압력과 마찰요소의 구동부재와 피동부재 사이의 상대속도 차이중의 적어도 하나에 의거하여 마찰계수를 추정한다.
바람직하게는, 목표압설정장치는 변속시의 변속기구에 대한 입력토크와 변속기구의 입력속도변화율을 독립변수로 하고, 마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수를 포함하는 제 1근사식에 따라서 목표유압을 설정한다. 제 1근사식은 P=a1*TT+a2*w'+a3*TT*w'+a4 이고, 여기에서 P:목표유압, TT:변속기구에 대한 입력 토크, w':변속기구의 입력부재의 회전속도변화율, a1, a2, a3, 그리고 a4:마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수이다.
또한, 목표압설정장치는 변속시의 변속기구에 대한 입력토크와 변속기구의 입력속도변화율을 독립변수로 하고, 마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수를 포함하는 제 2근사식에 따라서 목표유압을 설정한다. 제 2근사식은
P=b1*TT+b2*w'+b3*TT*w'+b4*TT2+b5*w'2+b6*TT2*w'+b7*TT*w'2+b8*w'2+b9 이고, 여기에서, P:목표유압, TT:변속기구에 대한 입력토크, w':변속기구의 입력부재의 회전속도변화율, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8 그리고 b9은 마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 특징은 첨부도면을 참조한, 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
제 1도는 본 발명의 구성요소를 표시한다. 제 1도에 의하면, 자동변속기(d)의 유압제어장치(e)는 변속기구(a), 변속기구의 변속특성을 전환하는 유압식의 마찰요소(b), 마찰요소(b)의 유압을 제어하는 유압제어기구(c), 변속시에 변속기구의 변속전후의 입력회전수의 변화량과 변속기구의 입력토크에 의거해서 목표변속시간을 설정하는 목표변속시간설정장치(f), 이 목표변속시간설정장치(f)에 의해서 설정된 목표변속시간과 변속기구(a)의 변속전후의 입력회전수의 변화량에 의거해서 변속기구(a)의 입력부재의 각가속도를 연산하는 각가속도연산장치(g), 이 각가속도 연산장치(g)에 의해서 연산된 변속기구(a)의 입력부재의 각가속도에 의거해서 변속기구(a)에의 동력전달장치의 관성모멘트에 기인하는 힘의 모멘트를 흡수하기 위한 관성유압을 설정하는 관성유압설정장치(h), 변속기구(a)에의 입력토크에 의거해서 이 입력토크에 상응하는 입력토크유압을 설정하는 입력토크유압설정장치(i) 및 관성유압설정장치(h)에 의해서 설정된 관성유압과 입력토크유압설정장치(i)에 의해서 설정된 입력토크유압에 의거해서 유압제어기구(c)의 최종적인 목표유압을 설정하는목표유압설정장치를 구비하고 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 자동변속기(d)의 유압제어장치(e)에는 각가속도연산장치(g)에 의해 연산된 입력부재의 각가속도와 변속기구(a)의 입력토크에 의거하여 변속시에 목표토크를 설정하는 목표토크설정장치(k)가 구비되어 있다. 입력토크유압설정장치(i)는 목표토크설정장치(k)에 의해 설정된 목표토크에 의거하여 입력토크유압을 설정한다.
본 발명의 또다른 태양에 의하면, 자동변속기(d)의 유압제어장치(e)에 있어서, 목표변속시간설정장치(f)는 변속전후의 변속기구의 입력회전수의 변화량과 변속기구(a)에의 입력토크에 의거하여 목표변속시간맵을 검색함으로써 목표변속시간을 설정한다. 두 개의 맵이 독립적으로 구비되어 있으며, 하나는 변속시에 변속기구에 토크다운이 발생하는 경우를 위한 것이고, 다른 하나는 변속시에 변속기구에 토크다운이 발생하지 않는 경우를 위한 것이다.
제 2도에 표시한 바와 같이, 연료의 연소에너지를 이용해서 엔진토크를 발생하는 다기통엔진(1)과 운전상태에 따라서 자동적으로 변속하는 자동변속기(2)로 이루어진 자동차용의 파우어트레인(PT)은, 엔진(1)의 출력토크 또는 크랭크샤프트(3)의 토크를 토크콘버터(4)에 의해 변환해서 터빈샤프트(5)에 출력하고, 또한 터빈샤프트(5)의 토크를 또 기계식의 변속기구(6)에 의해 변환해서 출력샤프트(7)에 출력하도록 되어 있다. 엔진(1)에 연소공기를 공급하기 위해서, 선단이 대기에 개방된 공통흡기통로(8)가 구비되어 있다. 이 공통흡기통로(8)에는, 공기의 흐름방향으로 보아서 상류로부터 하류로, 공기 중의 더스트를 제거하는 에어클리너(9), 흡입공기량을 검출하는 에어플로우센서(10), 전기드로틀밸브(11), 가속페달(도시생략)과 연동해서 개폐되는 메인드로틀밸브(12)가 구비되어 있다. 이 공통흡기통로(8)의 하류단부는 흡입공기의 흐름을 안정시키는 서지탱크(13)에 접속되어 있다. 각 기통마다 독립흡기통로(14)가 구비되어 있다. 공통흡기통로(8)를 통해서 서지탱크(13)내에 도입된 공기는 대응하는 독립흡기통로(14)를 통해서 각 기통에 공급되도록 되어있다. 독립흡기통로(14)내에 연료분사기(16)가 구비되어 있어서, 이 연료분사기(16)로부터 분사된 연료와 공기로 혼합기가 만들어치고, 이 혼합기가 각기통에 공급되도록 되어있다. 또한, 각기통에는 점화플러그(15)가 구비되어 있다.
또한 제 3도에 의하면, 본 발명에 의한 자동변속기(1)는 토크콘버터(4), 이 토크콘버터(4)의 출력에 의해 구동되는 변속기어기구 또는 변속기구(6), 변속기구(6)의 동력전달경로를 전환하는 클러치 및 브레이크 등의 복수의 마찰요소(6i)-(6n) 및 원웨이클러치(6o) 및(6p)를 구비하고, 이에 의해 주행레인지 D, S, L, R과, D 레인지에서의 변속단1∼4속, S레인지에서의 변속단 1∼3속, L레인지에서의 변속단 1 및 2속이 얻어지도록 되어있다.
토크콘버터(4)는 엔진의 출력샤프트(1)과 접속된 변속기케이스(4a)와 일체인 펌프(4b), 이 펌프(4b)에 면해서 배치되고 유압유체를 통해서 구동되는 터빈(4c), 펌프(4b)와 터빈(4c) 사이에 배치되고 원웨이클러치(4d)를 개재해서 콘버터케이스(4a)에 장착된 스테이터(4d) 및 콘버터케이스(4a)를 개재해서 출력샤프트(5)와 엔진출력샤프트(3)를 직접적으로 접속하는 록업클러치(4f)를 구비하고 있다. 터빈(4c)의 회전은 터빈샤프트(5)를 개재해서 변속기구(6)에 전달된다. 엔진출력샤프트(3)에는 펌프샤프트(4h)가 접속되어 있으며, 이것은 터빈샤프트(5)를 통과하며, 변속기구(6)의 후단부에 배치된 오일펌프(49)를 구동한다.
변속기구(6)는 라비뇨형 유성기어기구로 구성되어 있으며, 또한 터빈샤프트(5) 위에 배열된 소태양기어(6a), 이 소태양기어(6a)의 뒤쪽의 터빈샤프트(5) 위에 배열된 대태양기어(6b), 상기 소태양기어(6a)와 맞물리는 복수의 단피니언기어(6c), 후부가 상기 대태양기어(6b)와 맞물리는 장피니언기어(6d), 장피니언기어(6d)와 단피니언기어(6c)를 회전가능하게 지지하는 캐리어(6e) 및 장피니언기어(6d)와 맞물리는 링기어(6f)를 구비하고 있다.
터빈샤프트(5)와 소태양기어(6a) 사이에는 포워드클러치(6i)와 제 1원웨이클러치(6o)가 직렬로 배치되어 있다. 코우스트클러치(6j)는 클러치(6i) 및 (6o)와 병렬로 배치되어 있다. 3-4클러치(6k)는 터빈샤프트(5)와 캐리어(6e) 사이에 배치되어 있다. 리버스클러치(61)는 터빈샤프트(5)와 대태양기어(6b) 사이에 배치되어 있다. 대태양기어(6b)와 리버스클러치(61) 사이에는 대태양기어(6b)를 고정하는 밴드브레이크의 2-4브레이크(6m)가 배치되어 있는 동시에, 상기 캐리어(6e)와 변속기케이스(4a) 사이에는 캐리어(6a)의 반력을 받는 제 2원웨이클러치(6p)와, 캐리어(6e)를 고정하는 로리버스브레이크(6n)가 병렬로 배치되어 있다. 링기어(6f)는 출력기어(6h)와 연결되어 있으며, 이 출력기어(6h)를 통해서 좌우륜(도시생략)에 회전이 전달된다.
클러치(6o) 및 (6p)의 동작과 변속단 간의 관계를 설명하면, 제 1단에서 포워드클러치(6i)가 체결되어 제 1 및 제 2원웨이클러치(6o) 및 (6p)가 록된다. 그결과, 토크콘버터(4)의 출력회전은 터빈샤프트(5), 포워드클러치(6i)와 원웨이클러치(51)를 개재해서 변속기어기구의 소태양기어(6a)에 전달된다. 이 경우에, 캐리어(6e)는 제 2원웨이클러치(6b)에 의해 고정되어, 변속기구(6)는 디퍼렌셜동작을 하지 않고 단피니언기어(6c) 및 장피니언기어(6d)를 개재해서 회전을 소태양기어(6a)로부터 링기어로 전달하는 고정기어트레인으로서 동작하도록 되어 있다. 그 결과, 소태양기어(6a)와 링기어(6f) 간의 직경비에 상응하는 큰 감속비의 제 1단이 얻어진다.
제 2단에서 제 1단의 상태의 부가해서 2-4브레이크(6m)가 또한 체결된다. 대태양기어(6b)가 고정되어 제 2원웨이클러치(6p)가 공회전상태가 된다. 그 결과, 터빈샤프트(5)의 회전은 소태양기어(6a)에 전달된 후, 단피니언기어(6c)를 개재해서 장피니언기어(6d)에 전달된다. 이 경우에, 대태양기어(6b)가 고정되므로 장피니언기어(6d)는 대태양기어(6) 주위를 이동하며, 따라서 캐리어(6e)가 회전한다. 그 결과, 링기어(6f)의 회전속도는 제 1단에 비해 캐리어(6e)의 회전(장피니언기어(6d)의 회전속도)만큼 증가한다. 따라서, 제 1단보다 작은 감속비의 제 2단이 얻어진다. 이 경우에, 2-4브레이크(6m)는 정상회전 또는 전진이동을 위한 회전에 대해 제동력을 가하기 위하여 작동된다.
제 3단에서, 2-4브레이크가 제 2단에서 해제되어 3-4클러치(6k)가 체결된다. 그 결과, 터빈샤프트(5)의 회전이 포워트클러치(6i) 및 제 1원웨이클러치(6o)를 개재해서 소태양기어(6a)에 전달됨은 물론 3-4클러치(6k)를 개재해서 캐리어(6e)에 전달된다. 따라서, 변속기구(6)는 일체적으로 회전해서, 링기어(6f)가터빈샤프트(5)와 동일한 속도로 회전하는 제 3단이 얻어진다.
제 4단에서, 제 3단에서 일단 해제된 2-4브레이크는 다시 체결된다. 그러므로, 터빈샤프트(5)의 회전은 3-4클러치(6k)를 개재해서 변속기구(6)의 캐리어(6e)에 전달되므로 장피니언기어(6d)는 상기 태양기어(6b) 주위를 이동하게 된다. 이 경우에, 장피니언기어(6d)와 맞물리는 대태양기어(6b)는 2-4브레이크(6m)에 의해 고정되므로 장피니언기어(6d)는 캐리어(6e)와 함께 태양기어(6b) 주위를 이동하게 되며 또한 그 자신의 축위에서 회전하게 된다. 그 결과, 장피니언기어(6d)와 맞물리는 링기어(6f)의 회전은 캐리어(6e)의 회전(터빈샤프트(5)의 회전)과 장피니언기어(6d)의 그 자신의 축상의 회전만큼 증가하게 되어, 오우버드라이브의 제 4단을 얻을 수 있게 된다. 이 경우에, 포워드클러치가 체결된다. 포워드클러치(6i)와 직결된 원웨이클러치(6o)는 공회전하므로 터빈샤프트(5)의 회전이 소태양기어(6a)에 도입될 염려가 없다.
후진단에서는, 리버스클러치(61)와 로리버스브레이크(6n)가 체결된다. 따라서, 터빈샤프트(5)의 회전이 대태양기어(6b)에 도입되고, 변속기구(6)의 캐리어(6e)가 고정된다. 그러므로, 터빈샤프트(5)의 회전은 대태양기어(6b) 및 장피니언기어(6a)를 포함하는 고정된 기어트레인을 개재해서 링기어(6f)에 전달된다. 대태양기어(6a) 및 링기어(6f)의 직경에 상응하는 감속비를 얻을 수 있다. 이 경우에, 링기어(6f)의 회전방향은 터빈샤프트(5) 또는 대태양기어(6b)의 방향과 반대이다.
제 1단의 회전을 제 3단에 전달하는 제 1원웨이클러치(6o)와 제 1단에서 반력을 받는 제 2원웨이클러치(6p)는 코우스트 상태에서 공회전된다. 그러므로, 상기 변속단에서, 엔진브레이크는 작용하지 않는다. 그러나 D레인지의 제 3단, S레인지의 제 2 및 제 3단 및 L레인지의 제 1 및 제 2단에서는 제 1원웨이클러치(6o)와 평행한 코우스트클러치(6j)가 체결되며, L레인지의 제 1단에서는 제 2원웨이클러치(6p)와 평행한 로리버스브레이크(6n)가 체결되어 엔진브레이크를 행한다.
표 1은 클러치와 브레이크와 원웨이클러치(6o) 및 (6p)등의 각마찰요소(6i)-(6n)의 동작을 표시한다.
유압제어기(18)는 유압유체를 토크콘버터(4)에 공급해서 마찰요소(클러치 및 브레이크)에의 유압유체 또는 유압을 제어하기 위해 설치된 것이다. 유압제어기구(18)는 라인압을 제어하기 위한 듀티솔레노이드밸브(19)와 변속을 위한 제 1 내지 제 3온-오프솔레노이드밸브(20)-(22)를 구비하고 있다. 이 솔레노이드밸브는 제어유닛(c)에 의해 제어된다. 듀티솔레이노이드밸브(19)는 유압제어기구(18)의 라인압(기초압)을 제어한다. 온-오프솔레이노이드밸브(20)-(22)는 운전상태에 따라서 각종 시프트밸브(도시생략)의 시프트위치를 변경하도록 작동되어 마찰요소(클러치, 브레이크)의 온-오프패턴을 전환하며, 그에 의해 변속기구(6)의 변속특성을 전환하도록 되어 있다. 제어유닛(c)에는 에어플로우센서(10)에 의해 검출된 흡기량, 드로틀센서(24)에 의해 검출된 메인드로틀밸브(12)의 드로틀개방도, 수온센서(25)에 의해 검출된 엔진냉각수온, 엔진회전수센서(26)에 의해 검출된 엔진회전수(크랭크샤프트회전수), 터빈회전수센서(27)에 의해 검출된 터빈회전수 (이하, "터빈샤프트회전수" 또는 "입력부재회전수"라고도 함), 출력회전수센서(28)에 의해 검출된 변속기의 출력회전수 및 유압온도센서(29)에 의해 검출된 자동변속기(2)의 유압유체온도(이하, "유압온도"라 함)가 제어정보로서 도입된다.
제어유닛(c)은 목표변속시간설정장치(f), 관성유압설정장치(h), 입력토크유압설정장치(i), 목표유압설정장치(j)와 목표토크설정장치를 포함하는 전체 제어기임을 의미한다.
제 4도에 표시한 바와 같이, 유압기구(18)에 있어서, 오일팬(31)의 유압유체는 오일펌프(32)에 의해 유압유체공급통로(33)에 배출되며, 상기 오일펌프(32)는 크랭크샤프트 또는 엔진출력샤프트(3)(제 2도 참조)에 의해 구동되며, 자동변속기(2)의 여러 부분에 도입된다. 오일펌프(32)의 배출압은 엔진회전수에 따라서 변하지만, 유압공급통로(23) 내의 라인압 또는 유압은 이하에 설명하는 제어유닛(c)에 의해 운전상태에 따라서 최적치로 유지된다.
유압기구(18)는 압력조정밸브(34)(라인압제어밸브)를 구비하고 있으며, 이 밸브(34)는 상기 공급통로(33)에 파일럿압력에 거의 비례하는 라인압을 발생해서 이 유압을 제 1유압통로(35)를 개재해서 토크콘버터(4)에, 그리고 제 2유압통로(6)를 개재해서 변속기구(6)에 공급한다.
압력조정밸브(34)의 파일럿압은 리듀싱밸브(37), 드로틀모듈레이터밸브(38), 축압기(39) 및, 제어유닛(c)에 의해 다음과 같이 제어되는 듀티솔레노이드밸브(19)에 의해 형성된다.
공급통로(33)의 라인압은 오일도입통로(40)를 개재해서 리듀싱밸브(37)로 도입된다. 리듀싱밸브(37)에서 감압된 후, 라인압은 감압된 유압통로(41)로 도입된다. 상기 유압통로(41)의 유압은 제 1분기유압통로(42)를 개재해서 드로틀모듈레이터밸브(38)의 제 1입력포트(38a)에 그리고 제 2분기유압통로(43)를 개재해서 드로틀모듈레이터밸브(38)의 제 2입력포트(38b)에 도입된다. 또한, 감압된 유압통로(41)내의 유압은 마찬가지로 제 3분기유압통로(44)를 개재해서 드로틀모듈레이터밸브(38)의 제어포트(38c)에 도입된다. 이 경우에, 제 3분기유압통로(44)내의 유압 또는 제어포트(38c)에 작용하는 유압은 제어유닛(c)에 의해 발생된 듀티율에 따라 두티솔레노이드밸브에 의해 제어된다. 듀티율은 운전상태에 따라 제어유닛(c)에 의해 결정된다.
제어포트(38c)에 가해진 유압에 대응하는 유압은 드로틀모듈레이터밸브(38)로부터 제 1파일럿압력통로(45)에 파일럿압으로서 도입된다. 한편, 제 1파일럿압력통로(45)와 연통하는 축압기(39)는 제 1파일럿압력통로(45)내의 파일럿압의 맥동 또는 진동을 억제하기 위하여 설치된다.
따라서, 파일럿압은 제 2파일럿압통로(46)를 개재해서 압력조정밸브(34)로 도입된다. 파일럿압에 비례하는 라인압이 압력조정밸브(34)에 의해 공급통로(33)내에 형성된다.
압력조정밸브(34)는 스풀보어(52)가 형성된 밸브본체, 축방향(제 4도의 좌우방향)으로 보어(52)내에 슬라이드 가능하게 배치된 스풀(53) 및 이 스풀(53)과 보어(52) 사이에 배치된 슬리이브(54)를 구비하고 있다. 보어(52)에는 복수의 확대 및 축소부분이 형성되어 있고, 스풀(53)에는 복수의 대직경 및 소직경부분이 형성되어 있어, 스풀보어(52)의 내면과 스풀(53)의 외면 사이에 제 4도의 좌측으로부터 순서대로 제 1내지 제 8유압실(55)-(62)이 형성되도록 되어있다.
제 1유압실(55)은 제 2파일럿압력통로(46)와 연통되어 있어, 파일럿압이 제 1유압실(55)에 도입되어 스풀(53)을 오른쪽으로 기울게 하도록 되어있다.
제 2유압실(56)은, 오일팬(31)의 공간에 열려있는 제 1드레인유압통로(63)와 연통되어 있다. 제 3유압실(57)은, 타단에서 수동밸브(도시생략)와 접속되어 있는 제 2유압통로(36)와 연통되어 있다. 제 4유압실(58)은, 일단에서 오일팬(31)의 공간에 열려있는 제 2드레인유압통로(65)와 연결되어 있다. 제 5유압실(59)은, 타단에서 토크콘버터(4)와 연결되어 있는 제 1유압통로(35)와 연결되어 있다. 제 6유압실(60)은, 타단에서 공급통로(33)와 연결되어 있는 제 1라인압통로(67)와 연결되어 있다. 제 7유압실(61)은, 일단에서 오일팬(31)의 공간에 열려있는 메인드레인유압통로(68)와 연결되어 있다. 제 8유압실(62)은, 일단에서 공급통로(33)와 연결되어 있는 제 2라인압통로(69)와 연결되어 있다. 이 경우에, 제 2라인압통로(69)에는 제 8유압실(62)내의 유압의 맥동을 제거하는 오리피스(70)가 배치되어 있다.
좌압면(73)과 우압면(74)이 유압유체와 접촉할 때, 좌압면(73)은 비교적 크고 우압면(74)은 비교적 작으므로, 스풀(53)은 제 8유압실(62)내의 유압 또는 라인압에 비례하는 상기 유압면의 크기의 차이에 기인해서 왼쪽 힘을 받도록 되어 있다. 상기 왼쪽 힘은 라인압제어의 피드백 제어요소의 하나이다. 스풀(53)은 통상 오른쪽으로 가압된다.
상기 구조에 의하면, 스풀(53)은 제 1유압실(55)에서 우측방향으로 파일럿압을, 제 8유압실(62)에서 좌측방향으로 라인압을 받아, 이 파일럿압과 라인압에 기인해서 힘의 평행점에 위치하도록 되어 있다. 리버스레인지가 선택되는 경우에 유압이 제 3유압실(57)에 도입될 때, 스풀(53)은 이 유압에 의해서 오른쪽 힘을 받는다.
파일럿압이 낮으면, 스풀은 왼쪽으로 이동하므로 대직경부(75)(랜드)는 좌측 부분에 위치하게 되어 제 1라인압통로(67)와 메인드레인압통로(68) 사이의 연통로를 확장시킨다. 따라서, 제 1라인압통로(67)의 유압 또는 공급통로(33)의 유압은 메인드레인압통로(68)내에서 해제되어 공급통로(33)내의 라인압 또는 유압을 감소시킨다. 역으로, 파일럿압이 증가하면, 스풀(53)이 오른쪽으로 이동해서 랜드(75)를 오른쪽으로 이동시키므로 제 1라인압통로(67)와 메인드레인압통로(68) 사이의 연통로가 감소되어, 상기 통로(33)로부터 해제된 유압유체의 양이 감소되어 라인압이 증가하도록 되어 있다.
따라서, 공급통로(33)내에 파일럿압에 거의 비례하는 라인압이 형성된다. 제 8유압실(62)에 도입된 라인압은 피드백제어에 의해 파일럿압에 따라 제어된다. 엔진이 동작 중에 있으면, 스풀(53)은 좌측에 위치하며, 제 1라인압통로(67)는 제 1유압통로(35)와 연통하게 되어, 공급통로(33)내의 유압은 제 1유압통로(35)를 개재해서 토크콘버터(4)에 도입된다. 한편, 엔진이 비작동중이면, 랜드(75)는 오른쪽에 위치하게 되어, 제 1라인압통로(7)는 랜드(75)에 의해 제 1유압통로(35)로부터 차단된다.
상술한 바와 같이, 파일럿압은 제어유닛(c)으로부터 듀티솔레노이드밸브(19)에 적용된 듀티율에 따라 형성되며, 라인압은 파일럿압에 거의 비례해서 발생된다. 마지막으로, 상기 라인압은 제어유닛(c)에 의해 결정된 듀티율에 비례해서 형성된다. 따라서, 라인압은 제어유닛(c)에 의해서 제어될 수 있다.
마이크로컴퓨터로 구성된 제어유닛(c)은 흡기량, 메인드로틀개방도, 엔진냉각수온, 엔진회전수(크랭크샤프트회전수), 터빈회전수(터빈샤프트회전수), 출력회전수(출력샤프트회전수), 유압유체온도 등을 받아서 파우어트레인의 전체제어를 행한다.
파우어트레인의 일반적인 제어는 이미 공지되어 있으므로 그 설명은 생략하며, 본 발명과 깊은 관계가 있는 파우어트레인의 라인압제어와 토크다운제어를 이하에 설명한다.
라인압제어와 토크다운제어는, 마찰요소가 체결(온)되거나 해제(오프)될 때엔진회전수가 직접 영향을 받는 변속에 한정되어야 한다.
시프트업변속에 있어서의 소정의 라인압제어가 제 5도에 플로우차트의 형으로 표시되어 있다. 또한, 소정의 토크다운제어가 제 6도의 플로우차트에 표시되어 있다.
제어유닛(c)에 의한 라인압제어를 이하에 설명한다.
예시된 실시예에 있어서, 변속시의 라인압제어의 기본로직은 제 7도와 제 8도에 표시되어 있다. 제 7도의 플로우차트는 토크다운제어가 행해지는 제어를 표시한다. 한편, 제 8도의 플로우차트에서는 토크다운제어가 행해지지 않는다.
상술한 바와 같이, 마찰요소의 체결면은 변속시에 정상방향으로 체결력을 받으며 또한 원주방향으로 회전력이나 전달토크를 받는다. 그러므로, 체결력은 소망의 전달토크에 따라 적절히 형성되어야 한다. 이 경우에, 체결력은 유압기구(18)의 라인압에 거의 비례한다 한편, 전달토크(TOUT)는 다음 식으로 표시할 수 있다;
여기서 TOUT: 마찰요소의 전달토크,
TT: 변속기구에의 입력토크,
w': 터빈샤프트의 각가속도.
TCL: 마찰요소의 반력,
a, b, c, d, e: 상수이다.
라인압제어에 있어서, 유압제어기구(18)의 라인압은 식(1) 및 (2)에 의거하여 제어되어 변속시에 소망의 전달토크를 형성하므로, 변속시에 토크충격을 발생하지 않고 변속 시간이 효과적으로 감소된다. 식(1) 및 (2)로부터 명백한 바와 같이, TOUT및 w'의 값을 설정함으로써 TT및 TCL의 값을 얻을 수 있다.
제 7도에 표시한 바와 같이, 변속시에 토크다운이 행해지는 라인압제어의 기본로직은 다음과 같다.
변속을 하기 위해서 목표변속시간(TSFT)은 변속전후의 변속기구(6)의 입력부 재회전수(DTRE)의 변화량, 즉 변속전의 터빈회전수(TREV)와 변속후의 터빈회전수(TREV)의 회전수 차이 및 변속기구(6)에 도입된 입력토크(TT) 또는 터빈샤프트(5)의 토크에 의거하여 설정된다(블록S1).
입력토크(TT)는 엔진부하(메인드로틀개방도), 엔진회전수, 점화시기 등에 의거하여 공지된 방법으로 연산되며, 여기서 토크다운은 발생하지 않는다고 가정된다.
일반적으로, 변속시간이 짧으면 짧을수록 응답성이 좋아지며, 변속시의 주행성능이 높아진다. 그러나, 시프트업변속시에 있어서는, 변속중은 변속기구(6)에의 동력전달장치의 관성모멘트에 기인하는 힘의 모멘트에 의해서, 출력샤프트(7)의 출력토크가 일시적으로 상승한다고 하는 현상이 발생한다. 이러한 토크증가는 변속시간이 짧을 때일수록 크게 된다. 이 토크상승이 커지면, 변속충격이 발생하므로 변속시간을 함부로 짧게 할 수는 없다. 그래서, 변속시의 변속충격을 억제하기 위하여 최소의 변속시간을 운전상태에 따라서 설정한다. 이 최소변속시간을 목표변속시간(TSFT)이라 정의한다. 이 목표변속시간(TSFT)은, 회전수변화량(DTREV)과 입력토크(TT)를 매개변수로 하는 맵의 형으로 제어유닛(C)내에 기억되어 있다.
변속기(6)의 터빈회전수(TREV)의 각가속도(w')는 목표변속시간(TSFT)과 회전수변화량(DTREV)에 의거하여 다음식(3)에 의해 연산된다(블록S2).
공지된 바와 같이, 엔진(1)으로부터 변속기구(6)에 이르는 동력전달장치의 관성모멘트를 Ⅰ라 하면, 이 동력전달장치의 힘의 모멘트(N), 즉 변속시에 있어서 체결해야할 마찰요소에 걸리는 힘의 모멘트(N)는 I와 w'의 적(I · w')으로 표시된다. 파우어트레인의 관성모멘트(I)는 일정하기 때문에, 힘의 모멘트(N)는 각가속도(w')에 비례해야만 한다. 그러므로, 마찰요소에 작용하는 힘의 모멘트(N)는 단지 각가속도(w')에 의해서 구할 수 있다.
다음, 블록 S2에서 얻어진 각가속도(w')에 의거한 힘의 모멘트(N)를 흡수하기 위해서 관성유압(PI)이 설정된다(블록 S3).
상술한 바와 같이, 변속시에 힘의 모멘트(N)가 마찰요소에 작용하므로 힘의 모멘트(N)에 따라서 마찰요소의 라인압 또는 체결력을 제어하는 것이 필요하다. 이 경우에, 힘의 모멘트(N)는 각가속도(w')에 비례하므로 관성유압(PI)은 힘의 모멘트(N)를 흡수하기 위하여 각가속도(w')에 의거하여 결정할 수 있다. 상기 관성유압은 각가속도(w')를 매개변수로 하는 맵의 형으로 제어유닛(c)내에 기억되어 있다.
또한, 변속시에 상기 관성유압(PI)의 설정과 병행해서 각가속도(w')에 의거해서 토크다운을 행하는 것을 전제로 한 변속시목표토크(NTEG)를 설정한다(블록 S4).
일반적으로, 시프트업변속시에는, 변속기구(6)에의 동력전달장치의 관성모멘트에 기인하는 힘의 모멘트(N)가 입력토크와 동일방향으로 작용하기 때문에 출력샤프트(7)의 토크가 일시적으로 상승하여 변속충격이 발생하게 된다. 이 변속 충격을 억제하기 위해서 변속시에 출력토크를 제한하도록 제어하고 있다(토크다운제어) 상술한 바와 같이, 변속시간을 단축하면서 변속충격을 억제하는 것이 바람직하지만, 변속시간을 짧게하면 변속충격이 크게 된다. 그래서, 출력토크를 감소시키거나 엔진(1)의 토크다운을 행해서 변속시간을 단축하면서 변속충격의 발생을 억제하는 것이다. 즉, 변속시간을 주행성능을 저하시키지 않도록 하는 범위내로 받아들이면서 변속충격의 발생을 억제할 수 있는 엔진토크를 운전상태에 따라서 설정한다. 이 엔진토크를 변속시의 목표토크(NTSF)로서 정의한다. 이와 같은 변속시의 목표토크(NTSF)는 각가속도(w')와 입력토크(TT)를 매개변수로 하는 맵의 형으로 제어유닛(c)내에 기억되어 있다.
더 상세히 설명하면, 유압에 대한 시프트업변속시에 있어서의 변속시간의 특성은, 예를 들면 제 16도에 표시되어 있다. 변속시에 체결유압은 증가되어 플래토우(plateau)레인지를 가진다. 유압의 플래토우레인지시에 변속이 일어날 수 있는 여유있는 변속시간레인지는 제 17도에 표시되어 있다. 변속시간에 대한 출력샤프트토크(T)의 특성은 제 18도에 표시되어 있다. 제 18도에서, T1값은 시프트업변속전의 출력토크이고, T2값은 시프트업변속후의 출력샤프트토크이다.
터빈회전수, 유압 및 출력샤프트토크는 제 19도의 타임차트에서 라인 J1, J2및 J3로 표시한 바와 같이 변화한다. 제 18도로부터 알 수 있는 바와 같이, 출력토크T는 변속시의 T1및 T2값보다 크다. 변속시의 고출력샤프트토크(T)는 변속충격을 일으킬 수 있다. 변속시간이 단축됨에 따라서 출력샤프트토크는 제 18 도로부터 명백한 바와 같이 증가한다.
상술한 바와 같이, 변속시간은 변속시의 양호한 응답성 및 주행성능을 유지하기 위하여 함부로 연장할 수는 없다. 그래서, 출력샤프트토크(T)의 상승은 시프트업변속시에 가능한 한 낮게 억제된다. 또한, 라인압은 전달토크에 따라 결정되므로 변속시간을 변속충격을 억제하면서 효과적으로 단축시킬 수 있다. 즉, 제어유닛(c)은 변속시간을 연장하지 않고 변속충격을 억제하기 위하여 제 16도 내지 제 18도에 표시한 매개변수를 고려한 변속특성을 결정한다.
제어유닛(c)은, 토크다운을 고려한 엔진토크인 목표토크에 의거해서 입력토크유압(PT)을 결정한다(블록S5). 입력토크유압(PT)은, 변속기구(6)의 마찰요소에 도입된 입력토크(TT)를 제공하는 마찰요소의 체결압을 얻기 위한 라인압이다. 입력토크유압(PT)은 변속시의 목표토크(NTSF)에 관해서 테이블의 형으로 제어유닛(c)에 기억되어 있다.
다음에, 최종목표유압(PCL)이 관성유압(PI)과 입력토크(PT)에 의거하여 설정된다(블록 S6). 이 경우에, PCL값이 클러치압의 최소값을 유지하는 클러치압 가드값(PC) 이하라면, PC값은 최종목표유압(PCL)으로서 사용된다. 이 유압(PCL)은 마찰요소의 마찰체결면의 마찰계수(μ)에 따라서 보정되어 최종목표라인압이 설정된다. 최종목표유압(PCL)은 제 13도에 표시한 바와 같이 입력토크(TT)와 각가속도(w')에 대해 변화한다. 또한, 입력토크유압(PT)은 제 14도에 표시한 바와 같이 입력토크에 대해 변화한다. 또, 관성유압(PI)은 제 15도에 표시한 바와 같이 각가속도(w')에 대해 변화한다.
제 8도는, 변속시 토크다운제어가 행해지지 않는 라인압제어의 제어로직을 표시한다. 제 8도의 과정S11-S16은 제 7도의 S1-S6의 순서와 기본적으로 동일하다. 그러나, 제 8도에 표시한 제어는 토크다운제어를 행하지 않으므로 입력토크(TT)가 그대로 변속시의 목표토크(NTSF)로 사용된다(블록 S14). 입력토크유압(PT)은 이 목표토크(NTSF)에 의거하여 설정된다(블록 S15).
최종목표유압(PCL)은 관성유압(PI)과 입력토크유압(PT)에 의거하여 설정된다(블록 S16).
이 PCL 값이 클러치압의 최소값을 유지하는 클러치압가드값(PC) 이하이면, PC값은 최종목표유압(PCL)으로서 사용된다. 이 유압(PCL)은 마찰요소의 마찰체 결면의 마찰계수에 따라서 보정되어 최종목표라인압이 설정된다.
이하, 체 5도에 도시한 플로우차트에 따라 제어유닛(C)에 의한 시프트압변속시에서의 구체적인 라인압제어를 설명한다.
제 5도에 나타낸 바와 같이, 제어유닛(C)은 터어빈회전수 TREV(변속기구(6)의 압력부재회전수), 엔진회전수 NE, 엔진토크 TN(크랭크샤프트(3)의 토크), 출력샤프트속도 SREV와 스텝 #1에서의 유압온도 THOIL을 검출한다.
엔진토크 TN은 토크다운을 고려하지 않은 것을 나타낸다.
다음, 제어유닛(C)은 변속지령이 스텝#2에서 발생되는지 여부를 판정한다. 스텝#2의 판정에 의거하여, 현재의 변속단GEAR과 시프트업플래그 SFTUP의 값이 출력된다. 시프트업플래그 SFTUP는 변속이 개시될 때 1에서 세트되고 변속이 종료될 때 0에 리세트 된다.
제 9도에 나타낸 바와 같이, 시간 t1에서 목표기어비(제 9도에서 라인G2)를 달성하기 위하여 제 1단과 같은 더 낮은 변속단에서 제 2단과 같은 더 높은 단까지 전환하기 위해 시프트업변속이 이루어질 때, 터어빈회전수 TREV는 라인 G1으로 나타낸 바와 같이 변한다. 이 경우에 있어서, 타이머 TJ와 TK의 초기값은 시간 t1에서 세트된다. 시프트플래그 SFTUP는 1에서 세트된다. 타이머 TJ는 변속의 개시(시간t1)로부터 시간의 경과에 따라 1만큼 감소된다. 초기값에 대응하는 시간이 경과했을 때 타이머 TJ는 0으로 복귀한다. 타이머(TK)는 기어비가 소정치 이하로 된 시점(시간t2)으로부터 시간의 경과에 따라서 1씩 감소되고, 상기 초기치에 대응하는 시간이 경과하였을 때에 0으로 복귀하도록 되어있다. 시프트업플래그 SFTUP는 타이머(TJ) 또는 (TK)중의 어느 하나가 0으로 복귀할 때 0에서 리세트 된다.
제 11도는 시프트다운변속에서의 제 9도와 유사한 그래프를 나타낸다. 이 경우에 있어서, 시프트다운플래그 SFTDN는 변속시에 1에 세트된다. 제 11도에서, 목표기어비 H2는 터어빈속도 TREV가 제 11도에서 라인 H1으로 나타낸 바와 같이 변하도록 시프트다운변속을 개시하기 위하여 목표기어비 H2는 시간 θ에서 고속단에서 저속단으로 전환된다. 이 경우에 있어서, 타이머(TJ)와 (TK)의 초기값이 시간 θ에서 세트되고 시프트다운플래그 SFTDW는 1에서 세트된다.
타이머(TJ)는 변속개시시(시간 θ1)로부터 시간의 경과에 따라서 1씩 감소되고, 상기 초기치에 대응하는 시간이 경과하였을 때에 0으로 복귀한다. 타이머 TK는 기어비(변속비)가 소정치보다 더 클 때 시간 θ2에서 1씩 감소된다. 타이머 TK는 초기값에 대응하는 시간이 경과했을 때 0까지 복귀된다. 시프트다운플래그 SFTDN이 타이머(TJ) 또는 타이머(TK)의 어느 하나가 0으로 복귀되었을 때 0에 리세트 된다.
스텝#3에서, 시프트업플래그 SFTUP가 0보다 더 큰지가 판정된다. 플래그 SFTUP가 0보다 더 크지 않거나 판정이 아니오이면, 시프트업변속은 이루어지지 않는다. 제어유닛(C)은 순서를 스텝#1까지 복귀시킨다.
한편, 시프트업플래그 SFTUP가 스텝#3에서 0보다 더 크다고 판정되면, 라인압은 시프트업변속을 위하여 스텝#4-#16에서 세트된다.
특히, 스텝#4에서 회전속도변화DTREV는 식(4)에 따라서 계산되고 입력토크 TT는 식(5)에 의해 계산된다.
여기에서 DTREV : 회전수변화,
TREV : 터빈회전수,
SREV : 출력샤프트회전수
RG : 시프트업변속의 완료후의 기어비
TT : 입력토크
NE : 엔진회전수
TN : 엔진토크
K : 토크컨버터의 토크비이다.
식(5)에서, K(TREV/NE)는 토크콘버터(4)의 속도비(TREV/NE)에 대응하는 토크비를 나타낸다.
다음, 스텝#5에서 엔진(1)의 작동을 저하시키는 일이 없이 토크다운이 이루어질 수 있는지가 판정된다. 예시한 실시예에서 엔진이 낮은 온도상태에 있을 때나 엔진냉각수가 비교적 낮을 때, 또는 약간의 고장이 엔진(1)에서 발생될 때, 토크다운은 토크다운작동이 엔진스톨(engine stall)과 같은 문제를 발생시키기 때문에 이루어지지 않는다.
스텝#5에서 토크다운이 가능하다는 것이 판정될 때, 토크다운을 할 수 있는 목표변속시간 TSFT는 스텝#6에서 입력토오크 TT, 속도변화량 DTREV 그리고 변속단 GEAR에 의거하여 계산된다.
이 경우에 있어서, 목표시간 TSFT는 변속단 GEAR의 각각에 대한 매개변수로서의 입력토크 TT와 속도변화량 DTREV에 대하여 맵의 형태로 제어유닛(C)에 기억된다.
따라서, 제어유닛(C)은 변속단 GEAR, 입력토크 TT 그리고 회전수변화량 DTREV에 따라서 목표 TSFT를 세트하기 위하여 맵을 검색한다. 목표변속시간을 세팅하는 맵은 변속시에 토크다운이 실행되지 않는 경우에 대하여 그리고 변속시에 토크다운이 실행되는 다른 경우에 대하여 각각 개별적으로 준비된다.
예시한 실시예에서 변속시에 토크다운이 실행되므로, 토크다운을 위한 맵이 예시한 실시예에서 사용된다.
다음, 각가속도 w'가 스텝#7에서 다음식(6)을 사용하여 계산된다.
여기에서 DTREV : 회전수변화량,
TSFT : 목표변속시간,
abs : 절대값이다.
따라서, abs(DTREV/TSFT)는 값 DTREV/TSFT의 절대치를 의미한다.
스텝#8에서, 변속시에 토크다운제어를 실행하는 목표토크 NTSF는 스텝#8에서 입력토크 TT와 각가속도 w'에 의거하여 세트된다. 그후, 스텝#12가 실행된다.
목표토크 NTSF는 매개변수로서 입력토크 TT와 각가속도 w'에 대하여 맵(이하 목표토크설정맵으로 부름)의 형태로 제어유닛(c)속에 기억된다. 제어유닛(c)은 입력토크 TT와 각가속도 w'에 따라서 목표토크 NTSF를 설정하기 위하여 토크설정맵을 검색한다.
한편, 스텝#5에서 토크다운이 불가능하다고 판정될 때, 변속시에 토크다운을실행하지 않는 목표변속속도시간 TSFT가 스텝#9에서 입력토크 TT 및 회전수변화량 DTREV그리고 변속단 GEAR에 의거하여 토크다운을 실행하지 않는 목표토크설정맵에 비추어 계산된다.
다음, 각가속도 w'는 스텝#10에서 식(6)에 의해 계산된다. 그 다음, 엔진토크 TN은 스텝#11에서 목표토크 WTSF로서 제공된다.
그 다음 스텝#12가 실행된다. 따라서, 엔진토크는 그대로 목표토크 NTSF로서 채택된다.
그후, 스텝#12-#16이 이 순서로 실행된다. 스텝#12에서, 입력토크유압 PT는 목표토크 NTSG와 변속단 GEAR에 의거하여 계산된다. 입력토크유압 PT는 시프트업변속에서 체결될 마찰요소의 체결력이 입력토크 TT의 변속기에 공급될 수 있도록 결정된다. 다시 말해서, 유압 PT는 단지 입력토크 TT가 변속기구(6)에 도입된다고 가정한다면 마찰요소의 과도한 미끄러짐을 방지하는 최소압이다.
스텝#13에서, 관성유압 PI는 각가속도 w'와 변속단 GEAR에 의거하여 계산된다. 관성유압은 변속기구에 도입된 동력전달장치의 관성모멘트로 인한 힘의 모멘트를 흡수하기 위하여 시프트업변속에서 체결될 마찰요소의 체결력을 보정하기 위해 제공된다. 상세하게는, 힘의 모멘트는 마찰요소를 통하여 전달토크를 증가시키기 위하여 입력토크 TT와 같은 방향으로 마찰요소에 작용한다. 이것을 고려하여, 라인압은 마찰요소를 과도한 미끄러짐으로부터 방지하기 위하여 관성유압에 의해 증가된다.
스텝#14에서, 목표유압 PCL은 다음식(7)을 사용하여 입력토크유압 PT와 관성유압 PI에 의거하여 계산된다.
스텝#15에서, 목표유압 PCL은 최종라인압 P가 될 유압온도보정을 받게 된다. 목표라인압 P는 매개변수로서 목표유압 PCL과 유압온도 THOIL에 대하여 맵(이하 목표라인압 설정맵이라 부름)의 형태로 제어유닛(c)에 기억된다. 제어유닛(c)은 목표유압 PCL과 유압온도 TOHOIL에 따라서 목표라인압 P를 세트하기 위하여 토크설정맵을 검색한다.
목표유압 PCL이 유압온도 THOIL에 의거하여 보정되는 이유는 다음과 같다.
일반적으로, 서로 면하는 한쌍의 체결부재가 마찰체결하게 될 때 체결된다. 그러나 체결면의 마찰계수 μ의 체결면은 마찰요소의 체결부재의 유압온도에 의존한다는 것을 주목해야 한다.
상세하게는, 제 20도에서 나타낸 바와 같이, 유압온도가 저하됨에 따라, 클러치의 마찰계수 /는 증가된다. 따라서, 유압온도 THOIL이 낮을 때, 마찰부재의 마찰계수는 높아서 라인압이 같은 경우에도 마찰요소의 체결력이 증가된다. 따라서, 마찰요소의 마찰계수의 변화가 고려되지 않으면, 변속시간이 유압유체의 높은 온도상태와 비교하여 감소되므로 유압온도가 낮을 때 변속충격이 발생된다. 반대로, 유압온도가 높을 때, 변속시간은 길고 따라서 응답성이나 주행성능은 저하된다.
이것을 고려하여, 제 21도에서 나타낸 바와 같이, 유압온도 THOIL이 저하됨에 따라, 마찰요소의 변화를 처리하기 위하여 목표라인압 P는 더 낮은 값에서 세트된다.
스텝#16에서, 제어유닛(c)은 목표라인압 P와 목표토오크 NTSF를 출력하고 유압제어기구(18)내의 라인압이 목표라인압 P에 도달하도록 피이드백제어를 실행하기 위하여 라인압 P에 대응하는 듀티비를 듀티솔레노이드밸브(19)에 적용한다.
이하, 제 6도에 도시한 순서도에 따라서 시프트업변속에서의 제어유닛(c)에 의한 특정 토크다운제어를 설명한다. 제어유닛(c)은 엔진토크 TN(크랭크샤프트(3)의 토크), 기어비 RG(변속비), 터빈회전수 TREV(변속기구의 입력부재회전수), 목표토크 NTSF를 검출한다. 한편, 엔진토크는 변속시에 토크다운제어가 실행되지 않는다고 가정한다면 엔진부하, 엔진회전수, 점화타이밍 등에 의거하여 계산된다.
다음, 스텝#22에서 변속지령이 발생되었는지 여부가 판정된다. 또한, 작동상태와 변속상태를 검출하기 위하여 다른 정보가 도입된다.
스텝#23에서, 시프트업변속이 진행중인지 여부가 판정된다. 이 판정은 제 5도에서 나타낸 제어에서 세트 또는 리세트되는 시프트업플래그 SFTUP를 참조하므로서 이루어진다. 이 판정이 아니오이거나 변속이 시프트업변속에 있지 않으면 엔진토크 TN은 최종목표토크 MTE(이하 목표엔진토크 MTE라고 부름)에서 세트되고 토크다운제어가 실행되지 않는다.
전술한 바와 같이, 토크다운제어는 시프트업변속시에 힘의 모멘트로 인한 출력시프트토크의 일시상승을 억제하기 위해 실행된다. 따라서, 변속이 없는 한 토크다운을 실행할 필요는 없다.
제어유닛(c)은 목표엔진토크 MTE에 의거하여 엔진토크를 제어하기 위하여 목표엔진토크 MTE를 발생시킨다. 그 다음, 순서는 스텝#21로 복귀된다.
스텝#23에서, 시프트업변속에 있는 것이 판정되는 경우에, 토크다운플래그 TOWN은 시프트업변속이 스텝#24-#28로 나이가게 됨에 따라 1에서 세트되거나 0에서 리세트된다. 스텝#29-#35에서, 목표엔진토크 MTE는 토크다운플래그 TDWN에 비추어 토크다운제어를 고려하여 세트된다. 토크다운플래그는 통상적으로 0을 취하고(리세트 상태)토크다운이 개시될 때 1에서 세트된다. 그 다음, 토크다운이 종료될 때 0에서 리세트된다.
스텝#24-#28에서, 토크다운플래그 TDWN이 다음 순서에 따라서 세트 또는 리세트된다.
시프트업변속이 개시된 후, 기어비 RG가 스텝#25에서 제 1소정치 g1(TREV)보다 더 작은 것이 판정될 때, 토크다운플래그 TDWN은 스텝#26에서 1에 세트된다. 이 경우에 있어서, 값 g1(TREV)은 변속이 개시되기 바로 전에 기어비보다 더 작은 값에 세트된다.
따라서, 터빈회전수 TREV가 시프트업변속전의 터빈회전수 약간 아래로 감소될 때, 다시 말해서, 터빈속도가 시프트업변속으로 인하여 감소되기 시작할 때, 토크다운플래그 TDWN은 1에서 세트된다.
그 다음 기어비가 제 2의 소정치 g2(TREV)보다 더 작은 것이 판정될 때, 토크다운플래그 TDWN은 스텝#28에서 0에 리세트된다. 이 경우에 있어서, g2(TREV)의 값은 시프트업변속의 완료 후 기어비보다 더 큰 값을 가진다. 따라서, 터빈회전수는 시프트업변속의 완료 후의 값에 가까워진다. 다시 말해서, 시프트업변속이 완료되려고 할 때, 토크다운플래그 TDWN은 0에 리세트된다. 값 1을 취하는 토크다운플래그동안, 목표엔진토크다운 MTE는 토크다운을 실행하기 위하여 낮은 값에서 세트된다.
일련의 스텝#29-#35에서, 목표토크 MTE는 토크다운제어가 실행되는 것을 고려하면 현재 사이클의 토크다운플래그의 값 TDWN(i)과 이전 사이클의 값 TDWN(1-i)에 의거하여 세트된다.
구체적으로, 스텝#29-#31에서 값 TDWN(i)가 1이고 값 TDWN(i-1)이 0이라는 것이 판정될 때, 목표토크는 스텝#33에서 다음식(8)에 의거하여 세트된다.
여기에서 TN : 엔진토크,
NTSF : 라인압제어루우틴을 통하여 계산된 목표토크,
K1 : 상수(<1)이다.
값 TDWN(i)과 TDWN(i-1)의 모두 다가 1이라고 판정되는 경우에, 목표토크 MTE는 다음식(9)에 의해 스텝#32에서 세트된다.
식(9)에서, max[a, b]는 a와 b중의 더 큰 것을 나타내는 것을 이해해야 한다. MTE(i-1)은 선행사이클에서의 목표엔진토크 MTE의 값을 의미하고, K3는 목표토크 MTE의 감소율을 나타내는 상수이다.
현재 사이클의 플래그값 TDWN(i)이 0이고 선행사이클의 플래그값 TDWN(i-1)이 1이라고 판정되는 경우에, 목표엔진토크 MTE는 다음식(10)에 의해 계산된다.
식(10)에서, K2는 상수(<1)이다.
현재 사이클의 플래그값 TDWN(i)과 선행사이클의 플래그값 TDWN(i-1)의 모두가 0이라고 판정되는 경우에, 목표엔진토오크 MTE가 다음식(11)에 의해 세트(설정)된다.
식(11)에서, 값 min[a, b]는 a와 b중의 더 작은 것을 의미한다.
K4는 목표토크 MTE의 증가율을 나타내는 상수이다.
제 10도는 시간이 경과함에 따른 터빈회전수 TREV의 변화(라인 G6), 여러 가지의 플래그의 변화(라인 G7, G8, G10 그리고 G11), 타이머의 변화(라인 G9) 그리고 목표엔진토크 MTE의 변화(라인 G12)를 나타낸다.
제 10도와 제 9도를 매치시키기 위하여, 시프트업변속은 시프트업플래그 SFTUP가 시간 t1에서 1에 세트되도록 개시된다 그 다음, 시프트업플래그 SFTUP는 시간 t3에서 0에 리세트된다.
제 10도에 나타낸 바와 같이, 제어유닛(C)은 토크다운플래그 TDWN을 세팅하거나 리세팅하기 위한 서브플래그로서 플래그 SFTSTU와 SFTSTUA 그리고 제 6도의 순서도에서 나타내지 않은 타이머 CTC를 구비한다.
시프트업플래그 SFTUP는 라인압제어루우틴에서 세트 또는 리세트되고 토크다운제어루어틴에서 참조된다. 시프트업플래그 SFTUP는 타임 1에서 세트되고 제 9 도에서의 순서뿐만 아니라 시간 t3에서 리세트된다.
플래그 SFTSTU는 시프트업플래그 SFTUP가 세트될 때(시간 t1)세트되고 시간t5에서 소정값 이하로 기어비 RG가 감소될 때 리세트된다. 소정치는 시프트업변속전의 기어비 RG보다 약간 더 작다. 따라서, 플래그 SFTSTU는 터빈회전수 TREV가 시프트업변속전의 값 아래로 약간 감소될 때 리세트된다.
플래그 SFTSTUA는 기어비 RG가 기어비 g1(시간 t4)아래로 감소될 때 세트되고 시프트업플래그 SFTUP가 리세트될 때 리세트된다.(시간 t3).
타이머 CTC는 시프트업플래그 SFTUP가 세트될 때(시간 t1) 최초로 세트(설정)되고, 토크다운플래그 TDWN이 세트될 때(시간 t4) 1만큼 감소되도록 개시되고 궁극적으로 소정의 시간 주기가 경과한 후 0으로 복귀된다.
토크다운플래그 TDWN은 일반적으로 플래그 SFTSTUA가 세트될 때(시간 t4)세트되고 기어비 RG가 값 g2아래로 감소될 때(시간 t6)리세트된다. 플래그 SFTSTU가 플래그 SFTSTUA의 리세트보다 더 빨리 리세트되면, 토크다운플래그 TDWN은 플래그 SFTSTU가 리세트될 때 세트된다.
따라서, 플래그 SFTSTU, SFTSTUA, SFTUP, TDWN 그리고 타이머 CTC는 목표엔진토크 MTE가 라인 G12로 나타낸 바와 같은 특성에 따라서 변경되도록 함께 연동된다.
엔진토크 TN은 토크다운제어를 고려하는 일이 없이 시프트업 변속전 또는 후의 것을 의미한다. 엔진토크 NTSF는 과도기를 제외한 시프트업변속시의 것을 나타낸다.
시프트업변속에서, 목표토크 MTE는 스텝#33이 실행되는 결과로서 시간 t4에서 갑자기 감소된다. 스텝#32의 실행의 결과로서, 목표엔진토크 MTE는 시간 t4이후사실상 일정하고 스텝#34의 실행의 결과로서, 목표토크 MTE는 시간 t6에서 계단식으로 증가된다. 또한, 스텝#35의 실행의 결과로서 목표토크 MTE는 시간 t6이후 사실상 일정하게 유지된다.
따라서, 엔진토크가 최종목표엔진토크 NTSF의 훨씬 아래로 감소되지 못하도록(언더슈우팅하지 못하도록)하기 위하여, 목표엔진토크 MTE는 시간 t4이후 어떤 기간(과도기)동안 점진적으로 감소된다. 한편, 엔진토크가 바람직한 엔진토크 TN을 훨씬 넘어서 증가되지 못하도록 (오우버슈우팅하지 못하도록)하기 위하여, 목표엔진토크 MTE는 어떤 기간(과도기)동안 점진적으로 증가된다.
식(8)로부터 명백한 바와 같이, 토크다운제어의 개시에서의 목표엔진토크 MTE는 기본토크다운량(TN-NTSF)에 따라서 적당하게 설정된다.
식(10)에서 명백한 바와 같이, 토크다운제어의 끝에서의 목표엔진토크 MTE는 기본토크다운량(TN-NTSF)에 따라서 적당히 세트된다.
제 12도는 시간이 경과함에 따른 터빈회전수 TREV의 변화(라인 H6), 각종 플래그값의 변화(라인 H7, H9), 타이머의 변화(라인 H8) 그리고 목표엔진토크 MTE(라인 H10)를 각각 나타낸다.
제 11도와 제 12도를 매치시키기 위하여, 시프트다운변속은 시간 θ1에서 시프트다운플래그 SFTDW를 세트하기 위하여 그리고 시간 θ3에서 리세트하기 위하여 개시된다. 제 12도에서 알 수 있는 바와 같이, 시프트다운제어의 경우에 있어서, 토크다운제어는 단지 짧은 시간(시간 θ4∼시간 θ5)동안 지속된다.
스텝#32-#35중의 어느 하나에서 세트(설정)된 목표엔진토크 MTE는 스텝#36에서 출력된다. 제어유닛(C)은 목표엔진토크 MTE를 달성할 목적으로 토크다운제어를 실행하기 위하여 전자드로틀밸브(11)의 개도 그리고/또는 점화장치(15)의 점화타이밍을 제어한다. 그후 순서는 스텝#21로 복귀된다.
상기 제어에 따라, 라인압과 엔진토크가 적당히 제어될 수 있다.
제 21-30도에 있어서, 본 발명의 다른 하나의 실시예를 설명한다.
앞 실시예와 같은 순서에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제 22도는 앞 실시예의 제 5도와 유사한 라인압제어의 순서도이다.
예시한 실시예에서, 제어유닛(C)이 스텝 S5에서 토크다운제어를 실행하는 것이 가능하다는 것을 판정하는 경우에, 제어유닛(C)은 스텝 S6에서 록업클러치(26)가 오프인지 여부를 판정한다. 제어유닛(C)이 록업클러치(26)가 오프라는 것을 발견하거나 토크콘버터가 콘버터상태에 있다면, 제어유닛(C)은 매개변수로서 터빈토크 TT, 회전수변화량 DTREV 그리고 변속단 GEAR에 대한 맵에 의거하여 목표변속시간 TSFT를 계산한다.
스텝 S6에서, 제어유닛(C)가 록업상태를 성립시키기 위하여 록업클러치(26)가 체결되는 것을 발견하면, 제어유닛(C)는 매개변수로서 터빈토크 TT, 회전수변화량 DTREV 그리고 변속단 GEAR에 대하여 록업상태 동안 토크다운제어를 위한 맵에 의거하여 목표변속시간 TSFT를 계산한다. 그 다음, 목표각가속도 w'는 식(6)에 따라서 계산된다.
스텝 S9에서, 제어유닛(C)는 시프트업플래그 SFTUP가 선행사이클에서 0에서1까지 변화되는지 여부를 판정한다. 판정이 예이면, 제어유닛(C)는 스텝 S10에서 매개변수로서 터빈토크 TT와 각가속도w'에 대하여 법에 따라서 변속시에 목표토크 NTSF를 설정한다. 그 다음, 제어유닛(C)는 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 큰지 여부를 판정한다. 스텝 S10에서 판정이 아니오이면, 제어유닛(C)는 또한 스텝 S11에서 변속시에 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 큰지 여부를 판정한다. 요컨데, 제어유닛은 변속이 검출될 때 단지 입력부재토크 또는 터빈토크 TT, 각가속도 w'에 의거하여 목표토크 NTSF를 설정한다. 스텝 S11에서, 변속시에 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 크지 않은 것을 제어유닛(C)이 발견하는 경우, 제어유닛은 스텝 S12로 나아가서 변속시에 목표토크로서 엔진토크 TN을 설정한다. 그 다음 제어유닛은 텝 S13에서 입력토크 유압 PT를 설정한다. 제 22도의 순서의 나머지는 앞실시예의 제 5도와 같으므로, 상세한 설명은 생략한다.
시프트업변속에서 토크다운제어를 제 23도를 참조하여 설명한다. 기본적으로 토크다운제어의 순서는 제 6도의 순서도와 관련하여 설명한 바와 같이 앞실시예와 공통이다. 따라서, 제 6도와 관련하여 설명한 실시예에 같은 순서는 상세한 설명을 생략한다.
스텝 T1에서 T8까지 순서들은 제 6도에서의 그들과 같다.
스텝 T6에서, 제어유닛(C)는 현재 사이클의 토크다운플래그 TDWN(i)이 1인지 여부를 판정한다. 판정이 예이면, 또는 현재 사이클의 토크다운플래그 TDWN(i)이 1이면, 제어유닛(C)는 선행사이클에서의 토크다운플래그 TDWN(i-1)이 0인지 여부를 판정한다. 이것은 스텝 T6와 T9에서의 순서를 통하여 바로 전에 토크다운플래그TDWN의 값이 변경되었는지 여부를 판정한다는 것을 의미한다. 제어유닛(C)가 스텝 T9에서 선행사이클에서의 토크다운플래그 TDWN(i-1)이 0이라는 것을 발견한 후에, 제어유닛(C)은 스텝 T10을 실행하고 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 큰지 여부를 판정한다. 판정이 예이면, 제어유닛(C)은 식(8)에 따라서 목표엔진토크 MTE를 계산한다. 스텝 T9에서, 판정이 아니오이면, 제어유닛(C)은 스텝 T13으로 나아가서 스텝 T10과 같은 판정을 한다. 판정이 예이면, 제어유닛은 식(9)에 따라서 목표엔진토크 MTE를 계산한다. 제어유닛(C)는 스텝 T15의 판정 후에 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 큰지 여부를 스텝 T16과 T18에서 판정한다.
예시한 실시예에서, 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 크지 않으면, 스텝 T20이 실행되고 엔진토크 TN이 목표엔진토크 MTE로서 설정된다.
따라서, 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 작으면, 엔진토크제어는 실행되지 않는다.
이하, 제 24도의 순서도를 참조하여 엔진토크제어를 설명한다.
제어유닛(C)은 흡기량 Q, 엔진속도 NE를 입력하고, 그에 의거하여 흡기의 충전효율Ce를 계산한다. 제어유닛(C)은 엔진속도 NE와 충전효율 Ce에 비추어 제 25도에서 나타낸 바와같이 기본점화타이밍의 맵에 의거하여 기본점화타이밍 Igo를 판독한다. 엔진속소 NE가 증가됨에 따라, 타이밍의 진전이 증가된다. 또한 충전효율 Ce가 증가됨에 따라, 타이밍의 진전이 감소된다. 제어유닛(C)은 스텝 U4에서 엔진토크특성을 판독하고 엔진토크 TN을 계산한다.
즉, 정상작동하에서의 엔진토크 TN은 제 26에서 나타낸 바와같이 제 2의 커어브에 의해 접근되고 다음식에 의해 표현된다.
여기에서 a,b 그리고 c는 엔진의 작동상태에 따라서 변화하는 계수이다.
이들계수 a, b 그리고 c는 매개변수로서 엔진회전수 NE와 충전효율 Ce에 의거하여 제 27, 28 그리고 29도에서 나타낸 바와같이 맵에 의해 제공된다. 계수 a를 제공하는 함수 Fa(NE, Ce)는 엔진회전수 NE가 증가됨에 따라 감소되고, 제 25 도에서 나타낸 바와같이 충전효율 Ce가 증가됨에 따라서 증가된다. 계수 b를 제공하는 함수 Fb(NE,Ce)는 엔진회전수 NE가 증가됨에 따라 증가되고 제 26도에서 나타낸 바와같이 충전효율 Ce가 증가됨에 따라서 감소된다. 계수 C를 제공하는 함수 Fc(NE, Ce)는 엔진출력토크와 유사한 특성을 가진다.
제어유닛(C)는 각 맵을 통하여 얻어진 계수 a,b,c와 상기 맵으로부터 판독한 기본점화타이밍 Igo를 상기식(12)에 대입함으로써 엔진토크 TN을 계산한다. 위의 순서를 통하여 얻어진 엔진토크 TN은 각종순서를 위한 기초로서 사용된다.
제어유닛(C)은 엔진토크 TN의 계산후, 목표토크 NTSF를 입력시키기 위하여 스텝 U6로 나아간다. 그 다음, 제어유닛(C)은 엔진토크 TN이 스텝 U7에서 목표토크 NTSF보다 더 큰지 여부를 판정한다. 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 큰 경우에, 제어유닛(C)은 목표엔진토크를 입력하고 그 후 식(12)를 변경하여 얻어지는 다음식(13)에 의해 목표점화타이밍을 계산한다.
그 다음, 제어유닛 스텝 U10을 실행하고 목표점화타이밍 Mig에 따라서 점화제어신호를 발생시킨다.
한편, 제어유닛이 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF보다 더 크지 않다는 것을 발견하면, 제어유닛은 스텝 U11에서 기본점화타이밍 Igo에 목표점화타이밍 Mig를 설정하고, 스텝 U10에서 목표점화타이밍신호 Mig에 따라서 점화타이밍제어신호를 발생시킨다.
작동에서, 시프트업변속이 토크다운제어가 허용되는 경우에 실행될 때, 제 30도에서 도시한 바와같이, 시프트업플래그 SFTUP는 시간 t1에서 1에 설정되고 동시에 목표토크 NTSF는 참조부호(a)로 나타낸 바와같이 설정된다. 또한, 목표라인압 P는 목표토크 NTSF에 의거하여 설정된 입력토크유압과 목표변속시간 TSFT에 대응하여 얻어진 관성토크유압 P1에 의거하여 참조부호(b)로 나타낸 바와같이 설정된다. 출력샤프트토크는 참조부호(C)로 나타낸 바와같이 일시적으로 떨어진다(토오크위상 T). 그후, 출력토크는 참조부호(e)로 나타낸 바와같이 변속시에 목표토크 NTSF를 달성하기 위하여 엔진토크가 감소될 때 시간 t2로부터 참조부호(d)로 나타낸 바와같이 증가되도록 개시된다(관성위상 1).
한편, 때때로 드로틀개도 θ는 예를들면 가속페달을 복귀시켜서 참조부호(f)로 나타낸 바와같이 감소된다. 이 경우에 있어서, 흡기량 Q는 감소되고, 따라서 매개변수로서 흡기량 Q를 사용하여 계산되는 엔진토크 TN은 또한 감소된다. 엔진토크 TN이 참조부호(g)로 나타낸 바와같이 목표토크 NTSF보다 더 작은 값에서 설정되는 작동조건에서 토크다운제어는 취소된다. 따라서, 입력토크압 PT는 목표토크 NTSF보다 더 작은 상기 엔진토크 TN에 의거하여 설정된다. 그 결과, 입력토크유압 PT는 참조부호(h)로 나타낸 바와같이 엔진토크 TN의 감소에 대응하여 감소된다.
예시한 실시예에서, 목표변속시간 TSFT는 엔진토크 TN이 감소됨에 따라 연장된다. 엔진토크 TN이 감소됨에 따라, 관성토크유압 PI는 또한 감소된다. 따라서, 터빈회전수 TREV의 감소율은 엔진토크 TN이 목표토크 NTSF아래로 감소된 후, 참조부호(i)로 나타낸 바와같이 감소된다. 그 결과, 변속은 변속의 최초단계보다 느리게 이루어진다. 따라서, 관성위상 I의 나중단계에서 출력샤프트토크의 출력토크는 참조부호(j)로 나타낸 바와같이 점진적으로 감소되어, 변속 후 변속단계에서 관성위상(시간 t3)의 끝에서 토크레벨까지의 토크차 dT는 엔진토크가 관성위상을 통하여 목표토크 NTSF로 제어되는 토크변화와 비교하여 극적으로 감소된다(참조부호(K)참조).
시프트업플래그 SFTUP는 시간 t3로부터 소정시간이 경과할 때 시간 t4에서 리세트된다.
이하, 또 다른 실시예를 설명한다.
제 31도에서 나타낸 바와같이, 변속시에 토크다운이 이루어지는 라인압제어의 기본로직은 다음과 같다.
변속을 행하기 위하여, 목표변속시간 TSFT는 변속전후의 변속기구(b)의 입력부재회전수 DTRE의 변화량, 다시 말해서 변속전의 터빈회전수 TREV와 변속 후의 터빈회전수 TREV의 차이, 그리고 변속기구(6)에 도입된 입력토크 TT 또는터빈샤프트(5)의 토크에 의거하여 설정된다(블록 S1).
입력토크 TT는 토크다운이 발생되지 않는다는 것이 가정되는 엔진부하(주드로틀개도), 엔진회전수, 점화타이밍 등에 의거하여 잘 알려진 방법에 의해 계산된다.
변속기구(6)의 터빈회전수 TREV의 각가속도 w'는 목표변속시간 TSFT와 속도변화량 DTREV에 의거하여 계산된다(블록 S2).
다음, 관성유압 PI가 블록 S2에서 얻어진 각가속도 w'에 의거하여 힘의 모멘트 N을 극복하기 위하여 설정된다(블록 S3).
제어유닛(C)는 관성유압 PI의 설정외에 각가속도 w'에 의거하여 토크다운을 고려하여 변속시의 목표토크 NTSF를 설정한다(블록 S4).
변속시의 목표토크 NTSF는 목표토크 NTSF와 각가속도 w1에 대하여 맵의 형태로 제어유닛(C)에 기억된다.
제어유닛(C)은 토크다운을 고려한 엔진토크인 목표토크에 의거하여 입력토크유압 PT를 결정한다(블록 S5). 입력토크유압 PT는 변속기구(6)의 마찰요소에 도입된 입력토크 TT를 제공하는 마찰요소의 체결압을 얻기 위한 라인압이다. 입력토크유압 PT는 변속시에 목표토크 NTSF에 대하여 테이블의 형태로 제어유닛(C)에 기억된다.
변속을 위한 유압은 관성유압 PI, 토크압 PT그리고 마찰요소의 마찰계수 μ를 고려하는 클러치의 속도변화량 또는 상대속도에 의거하여 계산된다(블록 S6와블록 S7). 특히, 관성유압과 토크유압의 합이 변속을 위한 유압을 얻기 위하여 속도변화량(블록 S6)에 따라서 마찰계수에 의해 보정된다(블록 S7). 이 경우에 있어서, 마찰계수는 마찰요소의 구동부재와 피동부재 사이의 표면압력 그리고/또는 속도차이에 의거하여 추정될 수 있다.
얻어진 유압은 최종목표라인압을 얻기 위하여 유압온도에 의거하여 보정을 받게된다. 실제라인압은 목표라인압을 성취하기 위하여 제어된다(블록 S8).
예시한 실시예에 의하면, 목표라인압은 변속시간이 목표변속시간까지 정확하게 제어될 수 있도록 유압이 변속시에 도입되는 마찰요소를 고려하여 설정된다.
블록 S6와 S7에서, 마찰계수는 마찰요소의 구동부재와 피동부재사이의 표면압과/또는 속도차이에 의거하여 추정된다. 변속을 위한 유압은 마찰계수에 의거하여 결정된다. 변속을 위한 유압 P는 마찰계수를 고려한 입력토크 TT와 각가속도 w1에 의거하여 결정될 수 있다.
표면압은 마찰요소의 상대속도가 변속시에 각가속도 w'에 의해 표현될 수 있도록 변속을 위한 유압 P에 비례한다. 따라서, 마찰계수 μ는 유압 P와 w'의 함수로서 음식(14)에 의해 표현될 수 있다.
마찰력 F=P*A*μ는 독립변수로서 입력토크 TT와 각가속도 w'의 함수 h의 형태로 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기에서 A는 마찰요소의 마찰체결면의 면적(상수)이다.
식 (14)와 (15)로부터, 다음식을 얻을 수 있다.
이론적으로, 유압 P를 얻기 위한 다음식(17)은 식(16)에서 독립변수가 P, TT, 그리고 w'이므로 식(16)으로부터 유도될 수 있다.
그러나, 유압 P를 수학적으로 유도하는 것은 불가능하다. 따라서, 유압 P는 매클로린급수에 의하여 입력토크 TT와 각가속도 w'와 같은 다항식에 의해 표현될 수 있다. 제 1근사식과 같은 다항식은 다음과 같다.
a1, a2, a3 그리고 a4는 마찰요소의 마찰계수에 따라서 결정될 수 있고, 실험이나 분석에 의해 결정될 수 있는 상수이다.
제 2근사식으로서의 다항식은 다음과 같다.
b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8 그리고 b9은 마찰요소의 마찰계수에 따라서 결정될 수 있고 실험이나 분석에 의해 결정될 수 있는 상수이다.
본 발명의 발명자들에 의한 실험에 의하면, 식(18)은 다음식(20)과 사실상 같게될 수 있다.
C1, C2, C3 그리고 C4는 마찰요소의 마찰계수에 따라서 결정될 수 있고 실험이나 분석에 의해 결정될 수 있는 상수이다.
식(20)이 적당하다고 가정하면, 실제유압 P, 각가속도 w' 그리고 입력토크 TT의 복수의 데이터는 상수 C1, C2, C3 그리고 C4를 결정하기 위하여 변속시간이 목표치와 일치하게 되는 때에 측정된다. 그 다음, 실제유압은 변속시간이 목표치에까지 제어될 수 있도록 목표압 P를 성취하기 위해 제어된다.
본 발명자들은 상수 C1, C2, C3 그리고 C4의 최적치를 결정하기 위하여 실제로 검출되는 실제 데이터를 사용하여 2중 회귀방법에 의하여 최소에러를 제공하기 위하여 상수 C1, C2, C3 그리고 C4를 결정했다.
식(20)에 의하면, 각가속도 w'에 대응하는 총유압부분은 관성유압 PI에 비례하고 입력토크 TT에 대응하는 부분은 입력토크 TT에 비례한다. 값 TT2에 대응하는 부분은 값 TT2에 비례한다.
제 34, 35 그리고 36도는 각가속도와 관성유압 사이의 관계, 입력토크와 토크유압 사이의 관계, 그리고 입력토크 TT의 2승치에 대응하는 부분유압파 입력토크 TT의 2승치 사이의 관계를 각각 나타낸다.
제 34, 35 그리고 36도에서 알 수 있는 바와같이, 관성유압과 각가속도 사이의 상관계수는 0.971002 이고, 토크유압과 입력토크 사이의 계수는 0.971002 이고, 2승치용유압과 입력토크(TT)2승치 사이의 계수는 0.933507이다. 따라서, 그들의 관계는 사실상 선형이다. 따라서, 목표유압이 식(20)에 의거하여 결정되면 변속시간이 정확하게 목표치까지 제어될 수 있도록 식(20)은 매우 정확하다는 것을 알 것이다.
제 37도에 나타낸 바와같이 제어유닛(C)에 의해 실행된 라인압제어의 프로그램을 나타낸다. 제어유닛은 터빈회전수 TREV(변속기구(6)의 입력부재회전수), 엔진회전수 NE, 엔진토크 TN(크랭크축(3)의 토크), 출력샤프트회전수 SREV 그리고 스텝 #1에서의 유압온도 THOIL과 같은 여러 가지의 신호들을 입력한다.
상세하게는, 스텝 #2에서, 추정회전수변화 DTREV는 식(21)에 따라서 계산되고 입력토크 TT는 스텝 #3에서 식(22)에 의해 계산된다.
식(22)에서, K(TREV/NE)는 토크콘버터(4)의 속도비(TREV/NE)에 대응하는 토크비를 나타낸다.
다음, 스텝#4에서 엔진(1)의 작동을 저하시키는 일이 없이 토크다운이 이루어질 수 있는지가 판정된다. 제 39도의 스텝 #21-#30은 제 4도의 스텝 #1-#11과 사실상 같은 순서이므로 상세한 설명은 생략한다.
예시한 실시예에서, 목표유압 Pa는 다음식(23)에 따라서 목표 각가속도 w'와 목표입력토크 NTSF에 의거하여 계산된다.
식(23)에서, 계수 a, b, c 그리고 d는 실험에 의하여 마찰요소의 계수에 따라서 결정될 수 있다. 단순화된 제 2의 근사식인 식(23)은 식(20)과 사실상 같은식이다. 따라서, 상수 a, b, c 그리고 d는 식(20)의 상수 C1, C2, C3 그리고 C4에 대응한다.
스텝 #32에서, 목표유압 Pa는 제 4도와 관련하여 설명되었던 것과 같은 이유로 최종목표라인압 P를 결정하기 위하여 유압과 학습보정에 의해 보정된다.
본 발명을 구체적이고 바람직한 실시예를 참조해서 설명하였지만, 본 발명의 범위와 정신내에 남아 있으면서 변형과 개선이 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 인지할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위에 의해 오로지 결정된다.
제 1도는 본 발명의 특징을 표시하는 개략블록도
제 2도는 본 발명에 의한 유압제어장치를 구비한 파우어트레인의 개략도
제 3도는 제 1도의 파우어트레인의 일부를 구성하는 자동변속기의 개략단면도
제 4도는 제 1도의 파우어트레인의 자동변속기에 내장된 유압제어회로의 일부를 표시하는 도면
제 5도는 라인압제어를 표시하는 플로우차트
제 6도는 토크다운제어를 표시하는 플로우차트
제 7도는 토크다운제어가 실행되는 라인압제어에 있어서의 순서의 관계를 표시하는 블록도
제 8도는 토크다운제어가 실행되지 않는 라인압제어에 있어서의 순서의 관계를 표시하는 블록도
제 9도는 시프트업변속시에 있어서의 터빈회전수, 목표기어비, 플래그치의 변화를 표시하는 타임차트
제 10도는 시프트업변속시에 있어서의 터빈회전수, 목표엔진토크, 플래그치 및 타이머치의 변화를 표시하는 타임차트
제 11도는 시프트다운변속시에 있어서의 터빈회전수, 목표기어비, 플래그치의 변화를 표시하는 타임차트
제 12도는 시프트다운변속시에 있어서의 터빈회전수, 목표엔진토크, 플래그치 및 타이머치의 변화를 표시하는 타임차트
제 13도는 목표유압의 입력토크 및 각가속도에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 14도는 입력토크유압의 입력토크에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 15도는 관성유압의 각가속도에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 16도는 변속시간의 유압에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 17도는 여유변속시간레인지의 유압에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 18도는 출력토크(출력샤프트토크)의 변속시간에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 19도는 터빈회전수, 제어된 라인압 및 출력토크의 변화를 표시하는 타임차트
제 20도는 변속시에 포함된 마찰요소의 마찰계수의 유온에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 21도는 라인압의 유온에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 22도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제 5도와 유사한 라인압제어의 플로우차트
제 23도는 제 6도와 유사한 토크다운제어의 플로우차트
제 24도는 제 22도의 실시예와 관련되는 엔진토크제어의 플로우차트
제 25도는 플로우차트의 형으로 제 24도에 표시한 엔진토크제어에 사용되는 엔진회전수와 공기충전효율 사이의 관계를 제공하는 맵을 표시하는 도면
제 26도는 엔진토크의 점화타이밍에 대한 특성을 표시하는 그래프
제 27도, 제 28도 및 제 29도는 각각 엔진토크의 근사식의 계수를 구하는 맵을 표시하는 도면
제 30도는 변속에 포함된 변수의 변화를 표시하는 타임차트
제 31도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 라인압제어의 블록도
제 32도는 종래의 방법으로 얻어진 관성유압과 각가속도와의 상호관계를 표시하는 그래프
제 33도는 종래의 방법으로 얻어진 입력토크유압과 입력토크와의 상호관계를 표시하는 그래프
제 34도는 본 발명에 의한 관성유압과 각가속도와의 상호관계를 표시하는 그래프
제 35도는 본 발명에 의한 입력토크유압과 입력토크와의 상호관계를 표시하는 그래프
제 36도는 본 발명에 의한 2승치용 유압과, 입력토크의 제 2승치와의 상호관계를 표시하는 그래프
제 37도는 또다른 실시예를 표시하는 제 5도와 유사한 라인압제어의 플로우차트
제 38도는 또다른 실시예를 표시하는 제 5도와 유사한 라인압제어의 플로우차트
(PT)‥‥ 파우어트레인 (C)‥‥ 제어유닛
(1)‥‥ 엔진 (2)‥‥ 자동변속기
(3)‥‥ 크랭크샤프트 (4)‥‥ 토크콘버터
(5)‥‥ 터빈샤프트 (6)‥‥ 변속기구
(6i)∼(6n)‥‥ 마찰요소(클러치, 브레이크)
(7)‥‥ 출력샤프트 (18)‥‥ 유압제어기구
(19)‥‥ 듀티솔레노이드밸브 (25)‥‥ 수온센서
(26)‥‥ 엔진회전수센서 (27)‥‥ 터빈회전수센서
(28)‥‥ 출력회전수센서 (29)‥‥ 유온센서
(34)‥‥ 압력조정 밸브

Claims (15)

  1. 변속기구와; 변속기구의 변속특성을 절환하기 위하여 유압으로 제어되는 마찰요소와; 마찰요소의 유압을 제어하는 유압제어기구와; 변속전후의 변속기구의 입력속도차이와 변속기구에 도입된 입력토크에 의거하여 목표변속시간을 설정하는 목표변속시간설정장치와; 목표변속시간설정장치를 통하여 얻어진 목표변속시간과 변속전후의 변속기구의 입력속도변화에 의거하여 변속기구의 입력부재의 각가속도를 연산하는 각가속도연산기와; 각가속도연산기를 통해 얻어진 변속기구의 입력부재의 각가속도에 의거하여 변속기구에 대한 동력전달장치의 관성모멘트로 인한 힘의 모멘트를 흡수하기 위하여 관성유압을 설정하는 관성유압설정장치와; 입력토크에 의거하여 변속기구에 도입된 입력토크에 대응하는 입력토크유압을 설정하는 입력토크 압설정장치와; 그리고 관성유압설정장치에 의해 설정된 관성유압과 입력토크압설정장치에 의해 설정된 입력토크유압에 의거하여 작동유압으로서 유압제어기구의 최종목표유압을 설정하는 목표압설정장치로 구성되는 자동변속기의 유압제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    각가속도연산기에 의해 연산된 입력부재의 각가속도와 변속기구의 입력토크에 의거하여 변속시에 변속기구에 목표입력토크를 설정하는 목표토크설정장치를 포함하고; 상기 입력토크압설정장치는 목표토크설정장치에 의해 설정된 목표토크에 의거하여 입력토크유압을 설정하는 자동변속기의 유압제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 목표변속시간설정장치는 변속전후의 변속기구에 대한 입력속도변화와 변속기구에 도입된 입력토크에 의거한 목표변속시간맵을 검색하여 목표변속시간을 설정하고; 상기 목표변속시간설정맵이, 변속시에 변속기구에서 토크다운이 행해지는 유압제어의 경우와, 변속시에 변속기구에서 토크다운이 행해지지 않는 유압제어의 경우에 대해서 각각 개별적으로 설정되고 있는 자동변속기의 유압제어장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    목표토크설정장치에 의해 설정된 목표입력토크에 입력토크를 제어하는 엔진토크제어장치를 포함하고, 상기 목표압설정장치는 실제입력토크와 목표입력토크중의 더 작은 값에 의거하여 변속시의 유압제어기구의 작동유압을 설정하는 자동변속기의 유압제어장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    목표압설정장치는 실제입력토크가 변속시의 목표입력토크보다 더 클 때 목표입력토크에 대응하는 값에 작동유압을 설정하고, 목표입력토크가 실제입력토크보다 더 클 때 실제입력토크에 대응하는 값에 설정하는 자동변속기의 유압제어장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    입력토크는 적어도 엔진의 흡기량을 포함하는 매개변수에 의해 결정되는 자동변속기의 유압제어장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    엔진토크제어장치는 실제입력토크가 변속시의 관성위상의 목표입력토크보다 더클 때 목표입력토크에 대응하는 소정값에 엔진토크를 고정하기 위하여 제어하는 자동변속기의 유압제어장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    변속이 목표변속시간내에서 완료될 때 변속전후의 변속기구의 입력부재의 회전수변화는 변속시에 마찰요소에 작용하는 관성토크를 나타내는 인자로서 사용되는 자동변속기의 유압제어장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    변속시에 실제입력토크에 따라서 목표변속시간을 변경시키는 목표변속시간변경장치와; 그리고 목표변속시간이 증가됨에 따라 관성유압을 감소시키는 관성유압변경장치를 포함하는 자동변속기의 유압제어장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    변속시에 마찰요소의 마찰계수를 추정하는 마찰계수추정장치를 포함하고, 상기 마찰요소는 변속시에 유압제어기구에 의해 유압제어를 받게되고; 상기 목표압설정장치는 입력토크, 변속시의 변속기구의 속도변화율 그리고 마찰계수추정장치에 의해 추정된 추정마찰계수에 의거하여 작동유압을 설정하는 자동변속기의 유압제어장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    마찰계수추정장치는 표면압력과, 마찰요소의 구동부재와 피동부재사이의 상대속도차이중의 적어도 하나에 의거하여 마찰계수를 추정하는 자동변속기의 유압제어장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    목표압설정장치는, 변속시의 변속기에 대한 입력토크와 변속기구의 입력회전수변화율을 독립변수로 하고, 마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수를 포함하는 제 1근사식에 따라서 목표유압을 설정하는 자동변속기의 유압제어장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    제 1근사식은 P=a1*TT+a2*w'+a3*TT*w'+a4이고, 여기에서 P: 목표유압, TT: 변속기구에 대한 입력토크, w': 변속기구의 입력부재의 회전수변화율, a1, a2, a3 그리고 a4: 마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수인 자동변속기의 유압제어장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    목표압설정장치는 변속시의 변속기에 대한 입력토크와 변속기구의 입력회전수변화율을 독립변수로 하고, 마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수를 포함하는 제 2근사식에 따라서 목표유압을 설정하는 자동변속기의 유압제어장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    제 2근사식은
    p=b1*TT+b2*w'+b3*TT*w'+b4*TT2+b5*w2+b6*TT2*w'+b7+TT*w'2+b8+w'2+b9 이고
    여기에서 p: 목표유압, TT:변속기구에 대한 입력토크, w':변속기구의 입력부재의 회전수변화율, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8 그리고 b9는 마찰요소의 마찰계수로부터 얻을 수 있는 상수인 자동변속기의 유압제어장치.
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