KR100361691B1 - 무단변속기용토크컨버터의제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기의 토크 컨버터 제어방법에 관한 것으로, 최적의 토크 컨버터 성능 특성을 얻고자 하는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여 본 발명은, 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기의 토크 컨버터 제어방법으로서, 차량 발진 초기의 엔진 rpm을 700∼2000으로 하고, 이러한 범위에서 토크증폭비를 1.4∼1.8의 값을 갖도록 하며, 또한 토크 컨버터의 속도비는 0.1∼0.3으로 유지시키므로써 토크 컨버터의 토크 증폭비를 낮추는 단계와, 풀리비를 제어하는 전자제어유니트 내에 저장되어 있는 변속맵을 조정하여 풀리비를 낮은 비로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기용 토크 컨버터의 제어방법을 제공한다.

Description

무단 변속기용 토크 컨버터의 제어방법{Mathod for controlling torque converter of Continously Variable Transmission}

본 발명은 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기의 토크 컨버터 제어방법에 관한 것이다.

자동차의 무단 변속기(continuously variable transmission)란 자동 변속기의 일종으로서, 동력의 입력축과 출력축에 간격이 변하는 측판을 지닌 풀리를 부착하여 이것을 스틸 벨트나 체인으로 연결한 구조로서, 측판에 테이퍼를 부착하고 풀리의 폭을 넓게 하면 벨트가 축 중심으로 접근한다. 그리고 기어의 지름을 작게 하고 톱니수를 적게 한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다는 원리를 이용하여 풀리의 폭을 유압으로 조정시켜 변속을 실시한다. 벨트타입은 네덜란드의 밴도어네(vandoorne)사가, 체인 타입은 미국의 BWA사가 개발한 것으로서, 영어의 머리글자를 인용하여 CVT라고 부르며, CVT에 전자 클러치를 조합하여 컨트롤되고 있는 것은 일렉트로닉(electronic)의 E자를 붙혀 ECVT라고 부른다. 어느 것이든 양측 풀리의 폭을 변화시키는 것에 의하여 감속비를 무단계로 바꿀 수 있다. V벨트는 스틸 벨트에 끼운 끼움목으로 구성되어, 구동은 도미노식처럼 누르는 방향으로 힘이 전달된다. 풀리의 폭을 바꾸는 것은 유압으로 하고, 입력쪽이 넓을 때는 로(low), 반대로 좁을 때는 하이(high)로 된다. 변속비는 2.5내지 0.5 사이를 무단계로 변화한다. 엔진 토크가 그다지 크지 않은 대중 자동차용으로 개발된 것이다.

무단 변속기용 풀리는 입력축과 출력축에 각각 연결된 한 쌍의 제 1 및 제 2 풀리로 구성되어 있다. 각각의 풀리는 서로 대칭적으로 마주하여 설치된 2개의 슬리브로 이루어져 있으며, 한 쪽은 축 상에 고정적으로 유지되어 있는 고정 슬리브이고, 다른 한쪽은 유압에 의해 이동 가능하게 설치된 이동 슬리브로 구성된다. 이러한 이동 슬리브의 이동에 의해 풀리의 폭이 가변되며, 각각의 슬리브가 만나서 이루는 홈의 형상은 V자를 이루게 되어 있다. V자홈 내에는 벨트가 놓여진다. 벨트는 이동 슬리브의 좌우 이동에 따라 벨트의 양측부가 각각의 슬리브에 의해 접하게되어 상승, 또는 하강하면서 동력의 전달을 선택적으로 변속하게 된다.

또한, 이동 슬리브의 후면에는 풀리 실린더가 제공되어 있으며, 풀리 실린더의 내부에는 제 1 피스톤이 밀착되어, 제 1 피스톤과 이동 슬리브 사이에 밀폐된 공간부가 형성된다. 공간부의 하부에는 오일 통로가 제공되며, 오일 통로를 통해 유입되는 오일의 유량을 제어하므로써, 이동 슬리브를 좌우로 이동시키게 된다. 그러나, 이러한 공간부에 적용되는 오일이 누수되는 경우, 이동 슬리브에 작용되는 유압이 떨어지게 되어 적절한 변속을 이룰 수 없게 될 수 있으며, 이를 방지하기 위해 제 1 피스톤의 후방부에 제 2 피스톤이 제공되고, 제 1 및 제 2 피스톤 사이의 공간 하부에 오일 누수에 따른 대체 작동 유압 포트를 제공하므로써, 이동 슬리브의 정확한 제어를 이룰 수 있게 된다.

한편, 종래의 무단 변속기에서는 발진 장치로서 습식 클러치와 댐퍼 구조 또는 전자 클러치 등을 적용하고 있으나, 자동 변속기와 같은 발진 성능을 얻고자 토크 컨버터를 적용시키는 경우도 있으며, 이러한 토크 컨버터를 사용하는 이유로는 첫째 토크 증폭 작용을 이용하여 발진 초기에 충분한 가속력을 얻는 것이고, 둘째 무단 변속 특성상 기존의 자동 변속기와 다른 느낌을 해소하고자 하는 것과, 셋째 유체에 의해 엔진과 변속기 사이에 발생되는 소음 진동을 흡수하는 것 등이다.

그런데, 종래의 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기에 있어서, 기존의 자동변속기용 토크 컨버터는 엔진 회전수 700∼2000 rpm 정도, 즉 차랑 발진시 초기에 해당하는 부분에서 약 2∼2.5의 토크 증폭비를 발생시켜 발진 가속감을 얻고 있으며, 무단 변속기용으로 적용한 경우는 약 1.5∼2.0 정도의 증폭비가 발생하게 된다. 이 정도의 증폭비가 발생하면, 여유 있는 발진 가속감을 얻을 수 있으나, 무단변속기의 측면에서 보면, 입력 토크가 커지므로써 금속벨트(또는 금속체인)과 풀리세트의 크기가 커져 무단 변속기 전체의 크기가 증대되고, 크기를 크게 할 수 없는 경우에는 고가의 고강도 재질을 적용해야 하므로 단가가 올라가는 문제점이 있으며, 또한, 증폭된 토크에 대응해서 벨트(또는 체인)와 풀리 간의 마찰력이 켜져야 하기 때문에, 발생 유압을 증대시켜야 하는, 즉 오일 펌프와 밸브바디 등의 용량이 증대되야 하므로써 중량 및 크기의 증대로 설계의 자유도가 저하되고 연비 성능이 저하되며, 또한 회전게의 중량 증대로 인한 관성력의 증대로 인한 제어의 어려움이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 토크 컨버터를 사용하는 무단변속기를 개선하여 최적의 토크 컨버터 성능 특성을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 기존에 사용 중인 토크 컨버터와 본 발명에 따른 토크 컨버터의 성능을 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명에 따라 무단 변속기의 가동 풀리에 가해지는 유압을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입력축 2 : 토크 컨버터

3 : 제 1 축 4 : 제 1 축 피스톤

5 : 챔버 6 : 제 1 축의 가동풀리

7 : 금속 벨트(또는 체인) 8 : 제 1 축의 고정풀리

9 : 제 2 축의 고정풀리 10 : 제 2 축의 가동풀리

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기의 토크 컨버터 제어방법으로서, 차량 발진 초기의 엔진 rpm을 700∼2000으로 하고, 이러한 범위에서 토크 증폭비를 1.4∼1.8의 값을 갖도록 하며, 또한 토크 컨버터의 속도비는 0.1∼0.3으로 유지시키므로써 토크 컨버터의 토크 증폭비를 낮추는 단계와, 풀리비를 제어하는 전자제어유니트 내에 저장되어 있는 변속맵을 조정하여 풀리비를 낮은 비로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기용 토크 컨버터의 제어방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

여기서, 도 1은 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 기존에 사용중인 토크 컨버터와 본 발명에 따른 토크 컨버터의 성능을 나타내는 그래프이며, 도 3은 본 발명에 따라 무단 변속기의 가동 풀리에 가해지는 유압을 나타내는 그래프이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 토크 컨버터(2)를 장착한 무단 변속기의 동력 전달구조는 먼저, 엔진으로부터 출력된 토크는 입력축(1)에 의하여 토크 컨버터(2)로 전달되고, 토크 컨버터(2)는 다시 제 1 축(3)을 통해 제 1 축의 가동풀리(6)와 고정풀리(8)로 토크를 전달시키며, 이는 제 1 축의 가동풀리(6) 및 고정풀리(8)와 금속 벨트 또는 체인(7)으로 연결된 제 2 축의 가동풀리(10)와 고정풀리(9)에 전달되어, 제 2 축(13)으로부터 출력되게 된다.

여기서 풀리와 벨트(또는 체인)(7) 사이의 측면 마찰력은 제 1 축(3)의 경우 가동풀리(6)와 피스톤(4)에 의해 둘러싸인 챔버(5)에 가해지는 유압력에 의해 발생되어 토크 전달이 이루어지며, 제 2 축의 경우에도 제 1 축의 경우와 동일하게 마찰력이 발생된다. 엔진에 의하여 입력축(1)에 전달된 토크는 토크 컨버터(2)를 지나면서, 토크증폭이 이루어지는데, 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

제 1 축(3)상의 토크 = 토크 증폭비 ×입력축(1)의 토크

한편, 차량 발진시의 초기 엔진 회전수는 대개 700∼2000rpm의 범위에 있으며, 이 범위에서 기존 자동 변속기의 경우 토크 증폭비는 2∼2.5 정도이고, 기존의 토크 컨버터를 채용하는 무단 변속기의 경우는 1.5~2.0의 증폭비를 갖고 있다. 여기서 토크 컨버터(2)를 부착한 무단 변속기는 증폭된 토크를 전달하기 위해서, 동력 전달부분의 강도 증대와 풀리와 벨트(또는 체인)간의 마찰력을 키우기 위해 공급되는 유압을 증가시켜야 하는 문제가 발생된다.

따라서, 본 발명에서는 차량 초기 발진시(즉 엔진 rpm 700∼2000 사이)의 토크 컨버터 증폭비를 1.4∼1.8로 줄여준다.

도 2에는 기존과 본 발명의 토크 컨버터 성능을 비교하여 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 용량계수나 효율곡선은 어느 경우든 변경이 거의 없고, 토크 증폭비 곡선만이 변경된다. 도면에서 곡선 3은 기존 자동 변속기용의 곡선을, 곡선 2는 기손 무단 변속기용 곡선을, 곡선 1은 본 발명의 토크 증폭비 곡선을 나타내며, 그래프의 횡축은 토크 컨버터의 속도비(출력 회전수를 입력 회전수로 나눈값)로서 0.1∼0.3 구간은 전술한 엔진rpm 700∼2000 부근에 해당한다.

도 3에는 본 발명에 따라 무단 변속기의 가동 풀리에 가해지는 유압을 나타내는 그래프로서, 횡축은 입력축의 회전수를 나타내고, 종축은 전달 토크 또는 풀리와 벨트(또는 체인)간의 마찰력 발생을 위해 가해져야 할 유압을 나타낸다.

이러한 그래프에 도시되어 있는 각각의 곡선에 대한 설명은 다음과 같다.

먼저, 곡선 1'는 입력축(엔진) 토크 특성곡선을 나타내고, 곡선 2'는 본 발명에 따른 토크 컨버터의 토크 특성 곡선(L구간에서의 토크 증폭비:1.4∼1.8)을 나타내며, 곡선 2는 본 발명에 따른 무단 변속기에서 오일 펌프나 밸브바디 등이 가해주는 유압(라인 압력)을 나타내고, 곡선 3'은 기존의 무단 변속기용 토크 컨버터의 토크 특성 곡선(L구간에서의 토크 증폭비:1.5∼2.0)을 나타내며, 곡선 3은 기존의 무단 변속기의 오일 펌프나 밸브 바디 등이 가해주는 유압을 나타내고, 곡선 4'는 기존 자동 변속기용 토크 컨버터의 토크 특성(L구간에서의 토크 증폭비:2.0∼2.5)을 나타내며, 곡선 4는 기존 자동 변속기의 오일 펌프나 밸브 바디 등이 가해주는 유압을 나타낸다.

따라서, 곡선 2와 곡선 3 및 4와의 비교에서도 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 토크 컨버터의 제어방법은 기존 것에 비하여 낮은 증폭비를 가지게 되므로 그에 상응하여 유압계의 용량이 작아지게 된다.

이상 상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 무단 변속기용 토크 컨버터의 제어 방법에 의하면, 차량 초기 발진시 토크 증폭비는 구동력을 증대시키므로 가속력으로 유효하게 쓰일 수 있을 것이며, 또한, 기존 것에 비해 토크 증폭비가 다소 작은 것은 무단 변속기의 풀리비를 낮은 비로 좀더 오래 유지시킴으로써(이는 풀리비를 제어하는 전자제어유니트내에 저장된 변속맵을 조정하므로써 가능함), 기존 것과 동등한 발진 가속감을 발휘할 수 있게 되는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상술된 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 토크 컨버터를 사용하는 무단 변속기의 토크 컨버터 제어방법으로서, 차량 발진 초기의 엔진 rpm을700∼2000으로 하고, 이러한 범위에서 토크 증폭비를 1.4∼1.8의 값을 갖도록 하며, 또한 토크 컨버터의 속도비는 0.1∼0.3으로 유지시키므로써 토크 컨버터의 토크 증폭비를 낮추는 단계와, 풀리비를 제어하는 전자제어유니트 내에 저장되어 있는 변속맵을 조정하여 풀리비를 낮은 비로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기용 토크 컨버터의 제어방법.

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