KR100391435B1

KR100391435B1 - 자동 변속기의 마찰요소 필 타임 검출 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR100391435B1
Application number: KR10-2000-0082949A
Authority: KR
Inventors: 전병욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2003-07-12
Also published as: US6732037B2; DE10162550B4; CN1199016C; AU753315B2; JP2002213597A; AU9522201A; CN1361366A; US20020120381A1; JP3663467B2; DE10162550A1; KR20020054187A

Abstract

본 발명은 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 운전자가 주행단(D)↔중립단(N)의 변속 동작을 반복 수행하거나, 후진단(R)↔ N의 변속 동작을 반복 수행하는 경우에 있어서, D→N 또는, R →N으로의 변속을 감지하고 N 상태 지속 시간을 측정하고, N →D 또는 R로의 복귀가 감지되면 상기 N 상태 지속 시간을 판단하고 피스톤 스트로크율이 1.0인지를 판단하며, 상기 제2 단계에서, 피스톤 스트로크율이 1.0이라고 판단하면 판단한 N 및 D 상태 지속 시간을 이용하여 필 타임을 산출한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 N →D, N →R의 반복 변속시에 피스톤 스트로크를 누적 계산하여 정확한 필 타임을 예측할 수 있게 되고 이에 따라 쇼크를 방지하는 효과가 있다.

Description

클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 엔-디, 엔-알 필 타임 최적 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING A FILLING TIME TO ESTIMATE CLUTCH PISTON STROKE}

본 발명은 자동 변속기에 관한 것으로서, 특히 반복적인 N(중립)→D(주행),D→N의 변속 변환시에 클러치(clutch) 피스톤(piston) 스트로크(stroke) 예측에 의한 필 타임(fill time) 최적 제어방법에 관한 것이다.

자동차에 적용되는 자동 변속기는 자동차의 주행 속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출 조건에 따라 변속 제어장치가 다수의 솔레노이드 밸브를 제어하여 유압을 제어함으로써, 목표 변속단의 변속기어가 동작되어 자동으로 변속이 이루어지게 하는 것이다.

즉, 운전자가 셀렉터 레버를 원하는 목표단으로 레인지 변환하면 매뉴얼 밸브의 포트 변환이 이루어지면서 오일펌프로부터 공급되는 유압을 솔레노이드 밸바의 듀티 제어에 따라 변속기어 메카니즘의 여러 작동요소를 선택적으로 작동시켜 변속이 이루어지도록 한다.

이와 같은 작동원리에 따라 동작하는 자동변속기는 각 해당 목표 변속단으로의 변속이 실행되는 경우 작동상태에 작동 해제되는 마찰요소와 작동 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 마찰요소를 보유하게 되는데, 이를 마찰요소의 작동 해제 및 작동 시작 타이밍에 따라 자동 변속기의 변속 성능이 결정되므로 최근에는 보다 나은 변속 성능 향상을 위한 변속 제어방법의 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나, 현재 D→N 및 R(후진) →N으로의 변속시 유압 해제의 모델링(modeling)이 직선 방정식에 기초하고 있으므로 유압 해방 도중에 다시 N→D 또는 N→R로의 변속을 조작하게 되면 피스톤 스트로크 판정에 오차가 발생하게 된다.

이러한 피스톤 스트로크의 판정 오차로 인해 D →N 중의 N →D 또는, R →N중의 N →R시의 필 타임 값이 최적화되지 않아 S/Q 편차가 발생하며 연속적인 반복 조작시 간헐적으로 큰 쇼크(shock)가 유발되는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 주행 또는 후진 상태에서 중립으로 절환시 해제 유압에 의한 피스톤 스트로크 이동과 중립에서 주행 또는 중립에서 후진으로의 절환시 결합측 방향으로의 스트로크 이동 위치를 맵(map)화하여 해제 또는 결합의 누적 스트로크를 연산하므로써 반복 조작시에 현재의 파악이 가능하도록 하여 최적의 필 타임을 결정할 수 있게 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어장치의 블록 구성도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법에 적용되는 주행단, 후진단의 어플라잉 스트로크율과 중립단의 릴리즈 스트로크율의 곡선도이다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법을 설명하기 위한 주행단↔중립단의 변속 패턴 및 이때의 스트로크율을 나타낸 타이밍도이다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법의 순서도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

운전자가 주행단(D)↔중립단(N)의 변속 동작을 반복 수행하거나, 후진단(R)↔ N의 변속 동작을 반복 수행하는 경우에 있어서,

D→N 또는, R →N으로의 변속을 감지하고 N 상태 지속 시간을 측정하는 제1 단계;

N →D 또는 R로의 복귀가 감지되면 상기 N 상태 지속 시간을 판단하고 피스톤 스트로크율이 1.0인지를 판단하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서, 피스톤 스트로크율이 1.0이라고 판단하면 다음의 수학식들을 이용하여 필 타임을 산출하는 제3 단계; 및

상기 제2 단계에서, 피스톤 스트로크율이 1.0보다 작을 때 D→N 또는, R→N으로의 변속이 감지되면 D(또는 R) 상태 지속 시간을 판단한 후 상기 제1 단계로리턴하는 제4 단계를 포함하며, 수학식은 다음과 같다.

여기서, St(즉, S_T)는 최종 피스톤 스트로크율이고, Sa는 N→D 또는 N→R 변속시 D 또는 R 상태 지속 시간에 대응되는 스트로크율이며, Sr은 그 역으로의 변속시 N 상태 지속 시간에 대응되는 스트로크율이다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 중립단(N)과 전후진단(D 또는 R) 사이의 변속에서, Sa는 주행단(D) 또는 후진단(R)으로의 어플라잉 스트로크율을, Sr은 중립단(N)으로의 릴리즈 스트로크율을 말한다.

필 타임 = (1-St)*Tb

여기서, Tb는 퀵(quick) 필 타임 기본 값이다. 즉, Tb는 맵 값 + 이전 필타임을 고려한 적용치이다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 자가 용이하게 실시할 수 있는 실시예를 설명한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어장치의 블록 구성도이다. 도1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 필 타임 최적 제어장치는 변속 레버 감지부(10), 시간 측정부(20), ECU(30) 및, S/V 구동부(40)를 포함한다.

변속 레버 감지부(10)는 운전자에 의해 조작되는 변속 레버의 위치를 감지하고 이에 대한 신호를 ECU(30)에 출력한다.

그리고, 시간 측정부(20)는 변속이 이루어진 시점에서 변속 목표단이 지속적으로 유지되는 시간을 측정하기 시작하여 재채 변속이 이루어질 때 측정을 멈춘다.본 발명의 시간 측정부(20)에 의해 측정되는 시간은 주행단(D), 후진단(R), 및 중립단(N)의 지속 시간이다.

ECU(30)는 변속 레버 감지부(10)와 시간 측정부(20)에서 출력하는 신호를 입력받아 피스톤 스트로크의 위치를 판단하고, 이에 따른 필 타임을 연산하여 솔레노이드 밸브 구동부 즉, S/V 구동부(40)로 듀티 신호를 출력한다.

우선, 도2를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법에 적용되는 원리를 설명한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법에 적용되는 주행단, 후진단으로의 어플라잉 스트로크율과 중립단으로의 릴리즈 스트로크율의 곡선도이다. 도2에 도시되어 있듯이, (a)는 주행단(D) 또는 후진단(R)의 어플라잉(applying) 스트로크율(Sa)을 나타내고 있는데, 어플라이 스트로크율(Sa)이 1.0에 도달하면 압력의 공급이 끝났다라고 판단한다.

(b)는 중립단(N)으로의 릴리즈(releasing) 스트로크율을 나타내고 있는데, 릴리즈 스트로크율(Sr)이 1.0에 도달하면 압력의 해제가 끝났다라고 판단한다.

상기 도2를 보면, 주행단(D) 또는 후진단(R)의 지속시간에 의한 어플라잉 스트로크율(Sa)과 중립단(N)의 지속시간에 의한 릴리즈 스트로크율(Sr)의 곡선은 직선 형태가 아닌 곡선 형태를 나타내고 있음을 알 수 있다.

이러한 곡선 형태의 Sa와 Sr은 다음의 표와 같이 맵핑(mapping) 되어져 있다.

(표 1)

D 지속시간(msec)	0	250	500	1000	1500	2000
피스톤 스트로크율(Sa)	0.0	0.2	0.5	0.7	0.85	1.0

1) N→D로의 변속

(표 2)

R 지속시간(msec)	0	250	500	1000	1500	2000
피스톤 스트로크율(Sa)	0.0	0.25	0.4	0.75	0.9	1.0

2) N→R로의 변속

(표 3)

N 지속시간(msec)	0	250	500	1000	1500	2000
피스톤 스트로크율(Sr)	0.0	0.3	0.6	0.7	0.85	1.0

3) D →N으로의 변속

(표 4)

N 지속시간(msec)	0	250	500	1000	1500	2000
피스톤스트로크율(Sr)	0.0	0.1	0.3	0.8	0.95	1.0

4) R →N으로의 변속

상기 표 1 내지 표 4와 도3과 도4를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법을 설명한다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법을 설명하기 위한 주행단↔중립단의 변속 패턴 및 이때의 스트로크율을 나타낸 타이밍도이다. 상기 도3은 D ↔N 반복 변속 중 본 발명을 설명하기 위한 일례로서, R ↔N의 경우도 도3과 같은 패턴으로 변속되면 이하의 설명을 통해 이해될 수 있다.

도3에 도시되어 있듯이, 운전자가 쉬프트 레버를 D →N →D →N →D →N →D로 변속하였을 경우, 본 발명의 실시예에 따른 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법은 도4와 같다.

도4에 도시되어 있듯이, D →N으로의 변속 신호가 변속 레버 감지부(10)에 의해 발생되면, ECU(30)는 D →N으로의 변속이 수행되도록 제어한 후에 시간 측정부(20)를 구동시켜 N 상태 지속시간(Sn1)이 측정되도록 한다(S10, S11).

N →D로의 변속 신호가 발생되면(S12), ECU(30)는 시간 측정부(20)의 구동을 정지시켜 N 상태 지속시간(Sn1) 측정 결과를 판단하고, D 상태 지속시간(Sd1)이 측정되도록 시간 측정부(20)를 구동시킨다(S13). 여기서, Sn1에 대응되는 스트로크율은 도3에 도시된 바와 같이 0.7이다.

ECU(30)는 피스톤 스트로크율이 1.0인가를 판단하게 되는데, 시간 측정부(20)에 의해 측정된 D 상태 지속시간(Sd1)이 2000msec가 되면 피스톤 스트로크율이 1.0이 되었다고 판단하고, D 상태 지속시간(Sd1)이 2000msec가 되기 전에 D →N으로의 변속 신호가 입력되면 피스톤 스트로크율이 1.0이 되지 않았다고 판단한다(S14).

상기 판단(S14)에서 피스톤 스트로크율이 1.0이 되면, 이때까지 측정한 지속시간(Sn1)에 대응되는 스트로크율을 이용하여 필 타임을 계산한다. 여기서, 지속시간(Sn1)에는 릴리즈 스트로크율(Sr)이 대응되므로 토탈 스트로크율(St)은 수학식 1에 의해 1-0.7=0.3이 된다. 그리고, 수학식 2에 의해, 필 타임은 (1-0.3) ×Tb(필 타임 기본값) = 0.7 ×Tb가 된다. 즉, 기본값의 70%이 최종 필 타임이 된다(S22).

상기 판단(S14)에서 피스톤 스트로크율이 1.0이 아니면, D →N으로의 변속이 이루어지도록 하고, D 상태 지속시간(Sd1)을 판단한 후에, N 상태 지속시간(Sn2)이 측정되도록 한다(S15, S16).

그런 다음, 다시 N →D로의 변속 신호가 입력되면, Sn2를 판단하고 D 상태 지속시간(Sd2)을 측정한다(S17)

여기서, ECU(30)는 상기 D 상태 지속시간(Sd2) 측정에 의해 피스톤 스트로크율이 1.0인지를 판단하게 되는데(S18), Sd2가 2000msec가 되면 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 필 타임을 계산하게 된다(S22).

이때, 계산되는 최종 피스톤 스트로크율은 도3에 도시된 바와 같이 Sn1, Sd1, Sn2에 대응되는 스트로크율의 값이 각각 0.7, 0.2, 0.3이므로, 1.2-1.0=0.2가 되고, 이에 따라 필 타임은 (1-0.2) ×Tb= 0.8×Tb가 된다.

상기 판단(S18)에서 피스톤 스트로크율이 1.0이 되지 않는 것은 D →N으로의 변속 신호가 피스톤 스트로크율이 1.0이 되기 전에 발생함을 의미하며, 이에 따라 ECU(30)는 D →N으로의 변속이 이루어지도록 하고, D 상태 지속시간(Sd2)을 판단한 후에, N 상태 지속시간(Sn3)이 측정되도록 한다(S19).

그런 다음, 다시 N →D로의 변속 신호가 입력되면, Sn3를 판단하고 D 상태 지속시간(Sd3)을 측정한다(S20)

여기서, ECU(30)는 상기 D 상태 지속시간(Sd3) 측정에 의해 피스톤 스트로크율이 1.0인지를 판단하게 되는데(S21), Sd3이 2000msec가 되면 수학식 1과 수학식2를 이용하여 필 타임을 계산하게 된다(S22).

이때, 필 타임은, Sn1, Sn2, Sn3에 대응되는 스트로크율의 값이 각각 0.7, 0.3, 0.5이고(이상이 Sr임), Sd1, Sd2에 대응되는 스트로크율의 값이 각각 0.2, 0.4이므로(이상이 Sa임), Sr의 합은 1.5, Sa의 합은 0.6이다.

따라서 수학식1에 의해 St(토탈 스트로크율)는 0.1이고, 수학식2에 의해 필 타임은 0.9 ×Tb가 된다.

즉, 최종 필 타임은 기본값의 90%가 됨을 의미하고, 도3의 (6)구간에서의 피스톤 스트로크의 위치에 따른 필 타임이 된다.

Claims

운전자가 주행단(D)↔중립단(N)의 변속 동작을 반복 수행하거나, 후진단(R)↔ N의 변속 동작을 반복 수행하는 경우에 있어서,

D→N 또는, R →N으로의 변속을 감지하고 N 상태 지속시간을 측정하는 제1 단계;

N →D 또는 R로의 복귀가 감지되면 상기 N 상태 지속시간을 판단하고 피스톤 스트로크율이 1.0인지를 판단하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서, 피스톤 스트로크율이 1.0이라고 판단하면 다음의 수학식들을 이용하여 필 타임을 산출하는 제3 단계; 및

상기 제2 단계에서, 피스톤 스트로크율이 1.0보다 작을 때 D→N 또는, R→N으로의 변속이 감지되면 D(또는 R) 상태 지속시간을 판단한 후 상기 제1 단계로 리턴하는 제4 단계를 포함하며, 다음의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 클러치 피스톤 스트로크 예측에 의한 N-D, N-R 필 타임 최적 제어방법.

필 타임 = (1-S_T)*Tb (여기서, S_T는 최종 피스톤 스트로크율이고, Sa는 N→D 또는 N→R 변속시 D 또는 R 상태 지속 시간에 대응되는 어플라잉 스트로크율이며, Sr은 그 역으로의 변속시 N 상태 지속 시간에 대응되는 릴리즈 스트로크율이고, Tb는 퀵 필 타임 기본 값이다.)