KR100496359B1 - 자동 변속기의 속도 변환 완료도 추정 시스템 및 그를이용한 속도 변환 제어 장치 - Google Patents

자동 변속기의 속도 변환 완료도 추정 시스템 및 그를이용한 속도 변환 제어 장치 Download PDF

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Abstract

자동 변속기는 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동된다. 변속기는 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰 요소를 포함한다. 변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 제1 섹션과, 속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 제2 섹션과, (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 제3 섹션을 포함하는 속도 변환 완료도 추정 시스템이 제공된다.

Description

자동 변속기의 속도 변환 완료도 추정 시스템 및 그를 이용한 속도 변환 제어 장치 {SPEED CHANGE COMPLETION DEGREE ESTIMATING SYSTEM OF AUTOMATIC TRANSMISSION AND SPEED CHANGE CONTROL DEVICE USING SAME}
본 발명은 일반적으로 자동차 자동 변속기를 제어하기 위한 제어 장치에 관한 것이며, 특히 변속기에 의해 취해진 속도 변환 완료도를 추정하고, 특히 비구동단(non-drive range)으로부터의 구동단(drive range)의 선택 시 구동단에 대해 필요한 마찰 요소가 피스톤 행정의 완료에 이어 실제 결합 작동을 시작하는 시간을 추정하는, 소위, 속도 변환 완료도 추정 시스템을 포함하는 유형의 제어 장치에 관한 것이다.
자동차 자동 변속기 내에, 클러치 및 브레이크와 같은 다수의 마찰 요소와, 마찰요소를 선택적으로 작동시키기 위한 유압 작동 수단이 설치된다. 즉, 선택된 마찰 요소를 작동시킴으로써 임의의 동력 전달 경로가 바람직한 기어를 설정하도록 제공되며, 작동될 마찰 요소를 절환함으로써 다른 동력 전달 경로가 변속기의 속도 변환이 수행되는 동안 다른 기어를 설정하도록 제공된다.
변속기는 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 가동된다. 즉, 변속기에 입력된 토오크는 선택된 기어에 따라 속도 변환되면서 출력된다.
속도 변환 완료도 추정 시스템 중의 하나가 일본 특허 공개 공보 제6-109130호에 개시되어 있다. 상기 시스템은, 비구동단으로부터 구동단을 선택할 때, 토오크 전환기로부터 변속기로 속도 하락을 탐지함으로써 구동단에 대해 필요한 마찰 요소가 피스톤 행정의 완료에 이은 실제 결합 작동을 시작하는 시간을 추정하도록 구성된다. 즉, 마찰 요소의 결합 작동의 시작 전에, 상기 요소에 대한 유압이 최적의 피스톤 행정을 얻을 수 있도록 제어되며, 결합 작동의 시작 후, 유압은 최적의 속도 변환을 얻을 수 있도록 제어된다. 즉, 마찰 요소의 실제 결합 작동이 시작되는 시점인 피스톤 행정의 완료는 변속기의 입력 수단의 회전 속도의 하락에 의해 추정된다.
일본 특허 공개 공보 제4-366063호는 피스톤의 완료, 즉 마찰 요소의 실제 결합 작동을 시작하는 시간을 추정하는 다른 시스템을 개시한다. 이 시스템에서는, 비구동단으로부터 구동단의 선택 시, 토오크 전환기의 입력 및 출력 속도 사이의 속도비가 변속기의 입력 수단의 하락과 상응하는 값을 지시하도록 감소될 때, 마찰 요소가 피스톤 행정을 종료하는, 즉 실제 결합 작동을 시작하는 추정이 이루어진다.
상술된 공지 시스템에서, 피스톤 행정의 완료에 대한 추정은, 관련된 차량의 정지 하에서 변속기의 출력 샤프트의 회전 속도가 0이고 마찰 요소의 결합으로 인해 변속기의 입력 및 출력 샤프트가 결합될 때 입력 샤프트의 회전 속도가 0이며, 이러한 상황에서도, 엔진은 토오크 전환기의 슬립 효과로 인해 작동을 유지할 수 다는 가정에 기초한다.
따라서, 상술된 시스템은 그들의 구조적 본성으로 인해 이하의 단점을 갖는다.
즉, 차량의 운행 중(즉, 변속기 출력 샤프트 속도 > 0) 운전자가 실수로 변속 레버를 D단으로부터 N단으로 이동시킨 후 실수를 인지하였을 때, 운전자가 변속 레버를 D단으로 되돌리는 경우, 토오크 전환기의 터빈의 회전 속도(즉, 변속기 입력 샤프트 속도)가 변속기 내에서 속도 변환의 진행과 함께 증가할 가능성이 있다. 이 경우, 마찰 요소의 피스톤 행정의 완료에 대한 추정(즉, 요소의 실제 결합 작동을 시작하는 시점)은 얻어 질 수 없다.
상기 문제는 도7 내지 도10을 참조하는 이하 설명으로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
즉, 도7에 도시된 바와 같이, 운전자가 잘못된 이동을 인지하고 N단으로부터 D단으로 변속 레버를 되돌리는 시간(t1)에서, 마찰 요소의 유압의 명령치(Po, command value)는 도시된 바와 같이 피스톤 행정을 즉시 완료하기 위해 상대적으로 높은 수준으로 압력을 즉시 증가시키도록 설정된다. 그러나, 실제로 마찰 요소에 공급되는 유압(Pc)은 실선의 곡선에 의해 지시되는 바와 같이 임의의 시간 지연(lug)과 함께 증가하도록 가압된다.
그러나, 차량 운행 중, 시간(t2)에서 마찰 요소의 실제 결합 작동이 시작되면서, 터빈 회전 속도 (Nt, 즉 변속기 입력 샤프트 속도)는 도7에 도시된 바와 같이 엔진 회전 속도(Ne)와 상관없이 증가되는 것이 종종 발생된다. 이 경우, 마찰 요소의 피스톤 행정이 완료되는 (즉, 실제 결합 작동이 시작되는) 시간(t2)의 탐지는, 시스템이 완료의 신호로써 터빈 회전 속도(Nt)의 하락을 사용하도록 구성되었기 때문에, 상술된 공지 추정 시스템에 의해 얻어질 수 없다.
따라서, 실제에서, 이러한 신호를 감지할 때 시간(t2) 후에 터빈 회전 속도(Nt)가 변속기 출력 샤프트 속도의 수준(No)으로 부드럽게 증가하도록 명령치(Po)를 이점 쇄선에 의해 도시되는 바와 같은 특성을 취하도록 설정할 필요가 있다. (도시된 예에서는 1:1의 기어비를 갖는 3단 기어를 기초로 설명되며, 따라서 수준은 변속기 출력 샤프트 속도(No)와 동일하다.) 따라서, 이점 쇄선에 의해 지시되는 것과 같은 방식으로 실제 유압을 제어할 필요가 있다.
그러나, 실제로는 상술된 이유로 인해 시간(t2) 이후에도, 명령치(Po)는 높게 유지되어 피스톤 행정을 제어하도록 설정된다.
따라서, 상술된 공지 시스템에서, 실제 유압(Pc)은 실선에 의해 지시된 바와 같이 보다 높은 명령치(Po)의 수준을 향해 그리고 최종적으로 그 수준으로 급속하게 증가하도록 가압된다. 그 결과, 시간(t2) 이후에, 터빈 회전 속도(Nt)는 소정의 속도 가속 기울기와 상관없이 변속기 출력 샤프트 속도로 급격히 증가되어 현저한 선택 충격의 가능성이 있다.
또한, 도8에 도시된 바와 같이 시간(t2) 이후에, 마찰 요소의 실제 결합 작동이, 시간(t1)에서 N단으로부터 D단으로 변속 레버의 복귀로 인해 유압의 명령치(Po)를 따라 증가하는 실제 유압(Pc)에 의해 수행되는 피스톤 행정의 완료에 이어서 시작될 때, 부드러운 기어 변환의 달성을 위해 일점 쇄선에 의해 지시된 바와 같은 방식으로 유압의 명령치(Po)를 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 공지된 시스템에서, 상술된 이유에 대해 시점 즉 마찰 요소의 실제 결합 작동을 시작하는 시간(t2)은 관련된 차량의 운행 중 N단으로부터 D단으로의 이동이 이루어지기 때문에, 탐지될 수 없다. 따라서, 공지된 시스템에서는 시간(t2) 이후에도, 마찰 요소의 유압의 명령치(Po)가 실선으로 지시된 바와 같이 피스톤 행정을 제어하도록 밸브에서 유지되며, 따라서 실제 유압(Pc)은 증가 없이 명령치(Po)의 유지된 값으로 정착된다.
따라서, 실제로 시간(t2) 이후에, 기어 변환 작동의 진행과 함께, 터빈 회전 속도(Nt)를 일점 쇄선으로 지시된바와 같이 변속기 출력 샤프트 속도로 부드럽게 가져가는 것이 필요하다. 도시된 예에서, 기어비는 3단 기어를 취했기 때문에 1:1이며, 따라서, 터빈 회전 속도(Nt)는 변속기 출력 샤프트 속도와 동일하다. 그러나, 실제로는 상술된 이유로 인해 실선으로 지시된 바와 같이, 터빈 회전 속도(Nt)는 변속기 출력 샤프트 속도(즉, No)에 미치지 못하며, 따라서 실제 속도 변환 진행이 정지되어서 유압에 대한 연속적인 제어가 억제된다.
상술된 공지 시스템이 가지고 있는 단점을 제거하기 위해, 도9 및 도10의 흐름도를 참조하여 설명될 이하의 수단이 고려될 수 있다. 이하에서 명확해지는 바와같이, 이런 수단에서 피스톤 행정의 완료에 대한 추정은 개별적인 경우에서 수행된다.
즉, 도9의 흐름도의 단계(S31)에서, 터빈 회전 속도(Nt)의 변화 방향은 도10의 흐름도에서 도시된 바와 같은 방식으로 유도된다.
도10의 단계(S41)에서, 현재 터빈 회전 속도(Nt1)가 판독되며, 단계(S42)에서 기어 변환 후의 터빈 회전 속도(Nt2)가 이하 수식으로부터 계산된다.
Nt2 = (기어 변환 후의 기어비 설정)×(변속기 출력 샤프트 속도(No))‥ (1)
단계(S43)에서, Nt1이 Nt2보다 큰지 여부에 대한 판단이 수행된다. 예(YES)이면, 작동 플로우는 터빈 회전 속도(Nt)가 낮아지는 것이 판단되는 단계(S44)로 간다. 반면에 아니오(NO)이면, 작동 플로우는 터빈 회전 속도(Nt)가 증가되는 것이 판단되는 단계(S45)로 간다. 단계(S44) 또는 단계(S45)의 결과는 도9의 흐름도의 단계(S32)로 간다.
도9의 흐름도에서, 터빈 회전 속도(Nt)가 낮아진 것으로 판단되는 경우 작동 플로우는 단계(S33) 및 단계(S34)로 가고, 터빈 회전 속도(Nt)가 소정의 수준보다 낮은 경우 피스톤 행정의 완료(즉, 실제 결합 작동의 시작)를 판단한다. 반면에, 터빈 회전 속도(Nt)가 증가되었을 경우 작동 플로우는 단계(S35) 및 단계(S36)로 가고, 터빈 회전 속도(Nt)가 소정의 수준보다 클 경우 피스톤 행정의 완료(즉, 실제 결합 작동의 시작)를 판단한다.
그러나, 본 출원인은 상술된 수단이 피스톤 행정의 완료를 추정하는 복잡한 단계로 인해 실용적이지 못하다는 것에 주목한다.
따라서, 본 발명의 목적은 변속기의 모든 기어 변환에서 속도 변환 완료도를 쉽게 추정할 수 있는, 자동 변속기의 속도 변환 완료도 추정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 속도 변환 완료도 추정 시스템에 의해 제공된 정보를 기초로 변속기의 마찰 요소의 작동을 제어하는, 자동 변속기의 속도 변환 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양에 따라, 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동 변속기에 사용되는 속도 변환 완료도 추정 시스템이 제공된다. 변속기는 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰 요소를 포함한다. 변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 제1 섹션과, 속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 제2 섹션과, (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 제3 섹션을 포함한다.
본 발명의 제2 태양에 따라, 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동 변속기의 속도 변환 완료도를 추정하는 방법이 제공된다. 변속기는 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰 요소를 포함한다. 상기 방법은 변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 단계와, 속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 단계와, (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 태양에 따라, 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동 변속기의 속도 변환 제어 장치가 제공된다. 변속기는 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰 요소를 포함한다. 상기 제어 장치는 변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 제1 섹션과, 속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 제2 섹션과, (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 제3 섹션과, 비구동단으로부터 구동단까지 변속기의 변속 레버의 이동 시, 상기 속도 변환 완료도(Shift)에 대해 마찰 요소 중 선택된 하나의 실제 결합 작동이 시작되는 시간을 추정하는 제4 섹션과, 상기 시간 전에, 주어진 제1 방식으로 결합 작동을 수행하는 선택된 마찰 요소의 유압을 제어하고, 상기 시간 이후에 소정의 제2 방식으로 결합 작동을 수행하는 유압을 제어하는 제5 섹션을 포함한다.
본 발명의 제4 태양에 따라, 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동 변속기를 제어하는 방법이 제공된다. 변속기는 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰 요소를 포함한다. 상기 방법은 변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 단계와, 속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 단계와, (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 단계와, 비구동단으로부터 구동단까지 변속기의 변속 레버의 이동 시, 상기 속도 변환 완료도(Shift)에 대해 마찰 요소 중 선택된 하나의 실제 결합 작동이 시작되는 시간을 추정하는 단계와, 상기 시간 전에, 소정의 제1 방식으로 결합 작동을 수행하는 선택된 마찰 요소의 유압을 제어하고, 상기 시간 이후에 소정의 제2 방식으로 결합 작동을 수행하는 유압을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점이 첨부된 도면과 함께 취해진 이하 설명으로부터 명확해 질 것이다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도1을 참조하여, 본 발명이 실제로 적용된 자동 변속기가 개략적으로 도시된다. 설명이 진행됨에 따라 명확하게 되는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 추정 시스템을 실제로 사용하는 속도 변환 제어 장치 및 속도 변환 완료도 추정 시스템이 제공된다.
도1에서, 내연 엔진 등과 같은 엔진은 도면 부호 1에 의해 표시되며, 자동 변속기는 도면 부호 2에 의해 표시된다.
운전자에 의해 작동되는 (도시되지 않은) 가속 페달의 답입도에 따라, 엔진(1)의 출력이 제어된다. 특히, 가속 페달의 움직임에 반응하여, (도시되지 않은) 엔진의 스로틀 밸브는 완전 폐쇄 위치와 완전 개방 위치 사이에서 엔진 출력을 제어하도록 피봇된다.
엔진(1)의 출력은 도시된 바와 같이, 토오크 변환기(3)를 통해 자동 변속기(2)로 전달된다.
자동 변속기(2)는 정렬된 입력 및 출력 샤프트(4, 5)와, 입력 및 출력 샤프트(4, 5) 상에 그리고 그 주위에 동축으로 배치된 전방 및 후방 유성 기어 유니트(6, 7)를 일반적으로 포함한다.
전방 유성 기어 유니트(6)는 전방 태양 기어(SF)와, 전방 링 기어(RF)와, 전방 태양 기어(SF)와 전방 링 기어(RF) 사이에 작동적으로 배치된 전방 피니언(PF )과, 전방 피니언(PF)을 회전 가능하게 유지하는 전방 캐리어(CF)를 포함한다.
후방 유성 기어 유니트(7)는 후방 태양 기어(SR)와, 후방 링 기어(RR)와, 후방 태양 기어(SR)와 후방 링 기어(RR) 사이에 작동적으로 배치된 후방 피니언(PR )과, 후방 피니언(PR)을 회전 가능하게 유지하는 후방 캐리어(CR)를 포함한다.
유성 기어 유니트(6, 7)의 변속 경로(즉, 선정된 기어)를 결정하기 위해, 저단 클러치(L/C), 제2/제4 속도 브레이크(2-4/B), 고단 클러치(H/C), 저단 후진 브레이크(LR/B), 저단 일방향 클러치(L/OWC) 및 후진 클러치(R/C)와 같은 몇가지 마찰 요소가 사용된다. 이들 마찰 요소는 이하의 방식으로 서로에 대해 합체된다.
즉, 전방 태양 기어(SF)는, 후진 클러치(R/C)가 결합 위치를 취할 때 입력 샤프트(4)와 결합되고, 제2/제4 속도 브레이크(2-4/B)가 결합 위치를 취할 때 변속기의 케이스에 고정된다.
전방 케리어(CF)는 고단 클러치(H/C)가 결합 위치를 취할 때 입력 샤프트(4)와 결합된다.
저단 일방향 클러치(L/OWC)의 기능으로 인해, 전방 케리어(CF)는 엔진(1) 회전 방향과 반대 방향으로의 회전이 억제될 수 있다. 또한, 저단 후진 브레이크(LR/B)의 기능으로 인해, 전방 케리어(CF)는 변속기 케이스에 고정 가능하다.
전방 케리어(CF) 및 후방 링 기어(RR)는 저단 클러치(L/C)에 의해 서로에 대해 선택적으로 결합 가능하다.
전방 링 기어(RF) 및 후방 케리어(CR)는 일정하게 결합되고 이들 마찰 요소(RF, CR)는 함께 회전하도록 출력 샤프트(5)에 고정된다.
도2의 표(1)에 도시된 바와 같이, 변속기의 다양한 기어 위치(즉, 1단, 2단, 3단 및 4단 기어와 후진 기어)는 마찰 요소(R/C, H/C, L/C, LR/B, L/OWC, 2-4/B)를 선택적으로 작동하여 얻어진다. 이 표에서, 결합 조건은 실선 원으로 표시된다. 저단 일방향 클러치(L/OWC)의 경우, 실선 원은 자가 결합 상태를 표시한다. 결합 브레이킹이 필요할 때 취해지는 저단 후진 브레이크(LR/B)의 결합 조건은 점선 원에 의해 표시된다.
마찰 요소(L/C, 2-4/B, H/C, LR/B, R/C)를 제어하기 위해, 제어 밸브 유니트(8)가 사용된다.(도1 참조) 이 제어 밸브 유니트(8)는 (도시되지 않은) 수동 밸브, 선압력 솔레노이드(9), 저단 클러치 솔레노이드(10), 제2/제4 속도 브레이크 솔레노이드(11), 고단 클러치 솔레노이드(12) 및 저단 후진 브레이크 솔레노이드(13)와 합체된다.
선압력 솔레노이드(9)의 온/오프(ON/OFF) 작동으로, 선압력의 크기가 제어된다. 운전자에 의해 작동되는 변속 레버의 이동에 따라, (도시되지 않은) 수동 밸브가 주행단(D), 후진단(R) 또는 주차/중립단(P, N)으로 이동된다.
수동 밸브가 주행단(D)에 있을 때, 선택된 유압 회로에 선압력을 공급함으로써, 상응 마찰 요소(L/C, 2-4/B, H/C, LR/B)에 각각 공급된 유압을 제어하도록 저단 클러치 솔레노이드(10)와, 제2/제4 속도 브레이크(2-4/B)와, 고단 클러치(H/C)와, 저단 후진 브레이크(LR/B)에 대한 효율 제어(duty control)가 이루어진다. 이와 함께, 도2의 표(2)에 도시된 바와 같이, 1단, 2단, 3단 및 4단 기어(1st, 2nd, 3rd, 4th)는 선택적으로 얻어진다.
수동 밸브가 후진단(R)에 있을 때, 선압력은 후진 클러치를 결합하도록 후진 클러치(R/C)에 직접 공급되며, 동시에 저단 후진 브레이크 솔레노이드(13) 인가된 효율 제어로 인해, 저단 후진 브레이크(LR/B)로 이어지는 유압은 저단 후진 브레이크를 결합하도록 시간에 따른 제어를 받는다. 이와 함께, 후진 기어(Rev)가 도2의 표(2)에 도시된 바와 같이 얻어진다.
수동 밸브가 주차/중립단(P, N)에 있을 때, 선압력은 어떤 유압 회로로 공급되지 않아서, 모든 마찰 요소는 해제되어 유지된다. 이와 함께, 변속기는 중립 상태를 취한다.
도1을 참조하면, 선압력 솔레노이드(9)의 온/오프 제어 그리고 저단 클러치 솔레노이드(10), 제2/제4 속도 브레이크 솔레노이드(11), 고단 클러치 솔레노이드(12) 및 저단 후진 브레이크 솔레노이드(13)의 효율 제어가 변속기 제어기(14)에 의해 수행된다. 변속기 제어기(14)는 내부에 CPU(중앙 처리 유니트), RAM(랜덤 엑세스 메모리, random access memory), ROM(판독 전용 메모리, read only memory) 및 입력과 출력 인터페이스를 포함하는 마이크로프로세서를 갖는다.
이러한 제어를 위해, 스로틀 밸브 개도 센서(14)로부터의 신호(즉, 스로틀 밸브의 개도(TVO)를 나타내는 신호), 터빈 속도 센서(16)로부터의 신호(즉, 토오크 전환기(3)의 터빈 속도(Nt)를 나타내는 신호), 출력 샤프트 속도 센서(17)로부터의 신호(즉, 변속기 출력 샤프트(5)의 회전 속도(No)를 나타내는 신호), 억제(inhibitor) 스위치(18)로부터의 신호(즉, 선택된 단을 나타내는 신호) 및 엔진 속도 센서(19)로부터의 신호(즉, 엔진 속도(Ne)를 나타내는 신호)와 같은 다양한 정보 신호가 변속기 제어기(14)로 제공된다.
이하에서, D단의 경우에 자동 변속기 작동이 설명된다.
제어 프로그램에 따라 그리고 소정의 기어 변환 맵(map)에 대한 변속기 출력 샤프트 속도 신호(No) 및 스로틀 개도 신호(TVO)에 기초하여, 관련된 차량의 현재 조건에 필요한 대상 기어(1단, 2단, 3단 또는 4단 기어)를 유도하도록 프로그램된 작동 단계가 변속기 제어기(14) 내에서 수행된다.
그 후, 제어기(14) 내에서, 현재의 기어가 유도된 적절한 기어와 일치하는 지 여부에 관한 판단이 수행된다. 아니오이면, 즉 현재 기어가 대상 기어와 일치하지 않으면, 현재 기어와 대상 기어를 부합시키도록 속도 변환 명령이 내려진다. 즉, 도2의 표(2)에 의해 주어진 정보에 기초하여, 솔레노이드(10 내지 13)는 개별적으로 효율 제어를 받고, 그 결과 마찰 요소들이 그들의 결합/해제 작동을 수행하도록 한다. 그 결과, 1단, 2단, 3단 또는 4단 기어가 사실상 그리고 자동적으로 설정된다.
이하에서, 도3의 흐름도를 참조하여, 본 발명에 따르는 속도 변환 완료도 추정 프로세스가 N단으로부터 D단으로의 기어 변환 즉, 저단 클러치(L/C)가 피스톤 행정의 완료에 따라 실제 결합 작동을 시작하는 경우에 대해 설명될 것이다.
단계(S21)에서, 이하의 계산이 속도 변환 완료도(Shift)를 유도하기 위해 수행된다.
Shift = (Nt - Ne)/(g ×No - Ne)‥‥‥‥‥ (2)
Nt: 터빈 회전 속도
Ne: 엔진 회전 속도
No: 변속기 출력 샤프트 속도
g: 기어 변환의 완료 시의 기어비
이하에서, 속도 변환 완료도로써(Shift)를 사용한 원리가 도4 및 도5의 시간 차트를 참조하여 설명될 것이다.
도4에, 경과된 시간에 대한 실제 회전 속도(Ne, Nt, No)(상위 곡선)과 경과된 시간에 대한 Shift(하위 곡선)인, 두 개의 시간에 대한 변화가 도시되어 있다. 즉, 변속기 출력 샤프트 속도(No)가 0일 때, 정지 상태에서 차량의 변속 레버가 N단으로부터 D단으로 이동된다. 시간(t1)에서 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C))는 피스톤 행정을 완료하고, 시간(t2)에서 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C))는 속도 변환을 완료한다. 즉, 저단 클러치의 구동 및 피구동부는 0의 상대 회전을 보인다.
도5에서는, 도4와 유사한 그러나 차량이 변속기의 3단 기어로 운행 중인 경우(즉, 변속기 출력 샤프트 속도>0)의 시간에 대한 변화가 도시된다. 즉, 변속기 출력 샤프트 속도가 높은 시간에서 3단 기어로 운행 중인 차량의 변속 레버는 N단으로부터 D단으로 이동된다. 고단 클러치(H/C)의 결합 작동의 완료 후 시간(t1)에서 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C))가 피스톤 행정을 완료하며, 시간(t2)에서 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C))가 속도 변환을 완료한다. 즉, 저단 클러치의 구동 및 피구동부는 0의 상대 회전을 보인다. 도시된 바와 같이, 이 경우 터빈 속도(Nt)는 속도 변환이 완료될 때 설정되는 변속기의 입력 샤프트 속도와 동일하게 된다. 3단 기어에서 기어비(g3)가 1:1이기 때문에, 속도 변환이 완료될 때 설정되는 입력 샤프트 속도는 출력 샤프트 속도와 동일하다는 것을 알 수 있다.
설명의 용이함을 위해, 이런 입력 샤프트 속도는 이하에서 "속도 변환 완료 입력 속도"라고 언급될 것이다.
도5의 일점 쇄선은 변속 레버가 4단 기어에서 작동 중 N단으로부터 D단으로 이동될 때의 작동 조건을 도시한다. 즉, 변속 레버의 이러한 이동 후에, 제2/제4 브레이크(2-4/B)가 결합되고, 그 후, 터빈 속도(Nt)는 고단 클러치(H/C)의 결합 작동이 진행함에 따라 "속도 변환 완료 입력 속도"(g4ㆍNo)로 점진적으로 전환된다. 이 경우, "속도 변환 완료 입력 속도"(g4ㆍNo)는 기어비(g4)와 변속기의 출력 샤프트 속도(No)와의 곱으로 나타내어진다.
도4 및 도5 두 시간 차트 모두로부터 도시되는 바와 같이, 마찰요소(즉, 저단 클러치(L/C), 4단 기어의 경우에는 고단 클러치(H/C))가 피스톤 행정의 완료에 따라 실제 결합 작동을 시작하는 시간(t1)에서, 속도 변환 완료도(Shift)가 상승을 시작한다. 따라서, 완료도(Shift)의 상승의 시작은 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C), 4단 기어의 경우에는 고단 클러치(H/C))의 실제 결합 작동의 시작의 신호로써 간주될 수 있다.
또한, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 속도 변환 작동의 진행과 함께, 속도 변환 완료도(Shift)는 증가한다. 따라서, 양의 관점에서 볼 때, 속도 변환 작동의 진행율이 완료도(Shift)의 증가와 함께 증가한다는 것이 추정될 수 있다.
수식(2)에서 알 수 있듯이, 터빈 속도(Nt)가 엔진 속도(Ne)와 동일할 때 완료도(Shift)는 0이며, 터빈 속도(Nt)가 "속도 변환 완료 입력 속도(gㆍNo)로 변환될 때 완료도(Shift)는 1(일 또는 100%)이다.
상술된 내용은 N단으로부터 D단까지의 선택 속도 변환에 관한 설명이지만, 속도 변환 완료도(Shift)는 다른 속도 변환에도 적용 가능하다. 즉, 완료도(Shift)의 상승의 시작은 피스톤 행정에 이은 마찰 요소의 실제 결합 작동의 시작의 신호로 간주될 수 있으며, 속도 변환 작동의 진행율이 완료도(Shift)의 증가와 함께 증가한다는 것이 추정된다.
도3의 흐름도를 다시 참조하면, 단계(S22)에서, 속도 변환 완료도(Shift)가 상승을 시작하는지 여부에 대한 판단이 수행된다. 예이면, 즉 완료도(Shift)가 신호를 나타내는 경우, 작동 플로우는 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C), 4단 기어의 경우에는 고단 클러치(H/C))가 피스톤 행정에 이어 실제 결합 작동을 시작하는 것을 추정하기 위해 단계(S23)로 간다. 그러나, 단계(S22)에서 아니오이면, 즉, 완료도(Shift)가 신호를 나타내지 않는 경우, 작동 플로우는 종료로 간다.
상기로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤 행정에 이은 실제 결합 작동의 시작에 대한 판단은 매우 간단하며 따라서 도9 및 도10의 수단에서 사용된 것과 비교할 때 실용적이다.
이하에서, 도6의 시간 차트를 참조하여, 실제 속도 변환 제어가 차량이 정지해 있을 때 변속 레버가 N단으로부터 D단으로 이동되는 경우에 대해 설명될 것이다.
시간 차트로부터 알 수 있듯이, 시간(t1)으로부터 시간(t2)까지의 주기(△T1) 내에서, 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C))로 제공되는 유압의 명령치(Po)가 마찰 요소의 피스톤 행정을 완료하기 위해 가능한 급격하게 증가된다. 도시된 바와 같이, 높은 예비 충전압이 이런 목적을 위해 주기(△T1)에서 유지된다.
그러나, 시간(t2)에서, 명령치(Po)는 임의의 값으로 급격히 낮아진다. 즉, 피스톤 행정의 완료가 높은 예비 충전압으로 수행되는 경우, 바람직하지 못한 충격이 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C))에 의해 발생된다. 도시된 바와 같이, 시간(t2)으로부터 명령치(Po)는 충격을 억제하는 주어진 증가비로 점진적으로 증가된다.
도시된 바와 같이, 속도 변환 완료도(Shift)는 시간(t3)에서 상승의 시작을 나타낸다. 즉, 시간(t3)에서 마찰 요소(즉, 저단 클러치(L/C))는 피스톤 행정을 종료하며 실제 결합 작동을 시작한다. 시간(t3)의 신호를 탐지할 때, 다음 결합 용적 제어가 수행된다.
시간 차트로부터 알 수 있듯이, 신호(t3)를 탐지할 때 변속기의 출력 토오크는 선택 충격을 억제하는 증가비로 점진적으로 증가된다. 그러나, 선택 반응의 주목할 만한 악화를 초래하는 비율로 증가하는 속도 변화 향상 속도를 얻기 위해, 유압의 명령치(Po)는 시간(t3)으로부터 주어진 증가비로 증가된다.
속도 변환 완료도(Shift)가 100%보다 약간 작은 값을 나타내는 시간(t4)까지, 즉 속도 변환 작동의 완료 직전의 시간까지 명령치(Po)의 상승은 연속된다. 주기(△T2)로 정의된 시간(t4)으로부터 시간(t5)까지, 명령치(Po)의 증가비는 거의 0으로 감소되며, 변속기의 출력 토오크는 도시된 바와 같이 피크 토오크를 갖지 않는 부드러운 곡선을 나타낸다. 이와 함께, 속도 변환 작동의 완료 시 발생할 수 있는 바람직하지 못한 이동 충격이 억제된다.
주기(△T3)로 정의된 시간(t5)으로부터 시간(t6)까지, 유압의 명령치(Po)는 최고 수준으로, 즉 속도 변환 작동을 종료하는 선압력으로 급속히 증가된다.
상술된 속도 변환 제어에서, 도3의 흐름도에 도시된 작동 단계를 이용함으로써, N단으로부터 D단까지 이동 시 마찰요소(즉, 저단 클러치(L/C))가 실제 결합 작동을 시작하는 시간(t3)에서, 추정이 이루어지며, 추정 시간(t3)까지 마찰 요소에 이르는 유압의 명령치(Po)는 주어진 방식으로 피스톤 행정을 수행하도록 제어되며, 시간(t3) 후에 명령치(Po)는 다른 주어진 방식에서 속도 변환 작동을 수행하도록 제어된다. 따라서, 추정 시간(t3) 전후에 마찰 요소에 대한 유압의 명령치(Po)는 바람직한 방식으로 적당하게 제어되는 것을 제외하면 상이하다.
또한, 도4 및 도5의 시간 차트에 관한 설명으로부터 알 수 있듯이, 마찰 요소가 피스톤 행정에 이은 실제 결합 작동을 시작하는 시간의 추정은, 차량이 정지한 경우뿐만 아니라 차량이 운행 중인 경우에도 가능하다. 따라서, 상술된 이로운 속도 변환 작동은 차량의 운행 중 N단으로부터 D단까지 변속 시 얻어질 수 있다.
다시, 도6의 시간 차트를 참조하면, 변속 레버가 N단으로부터 D단으로 움직일 때 이루어지는 속도 변환 완료도(Shift)를 도시하는 선이 일점 쇄선으로 표시된다.
도2의 표로부터 알 수 있듯이, N단으로부터 R단의 선택 시 후진 클러치(R/C) 및 저단 후진 브레이크(LR/B)는 변속기가 후진 기어를 취하게 하는 결합 상태를 갖는다. 상술된 바와 같이, 수동 밸브가 R단으로 변속될 때, 후진 클러치(R/C)는 다음 선압력에 의해 결합되고 저단 후진 브레이크(LR/B)는 저단 후진 브레이크 솔레노이드(13)에 인가된 효율 제어에 의해 결합된다. 따라서, 후진 클러치(R/C)가 우선 결합되고 그 후에 저단 후진 브레이크(LR/B)가 결합되며, 저단 후진 브레이크(LR/B)의 실제 결합 작동의 시작 시, 속도 변환 완료도(Shift)가 시간(t3)에서 상승하기 시작한다.(도6)
따라서, 후진 클러치(R/C) 및 저단 후진 브레이크(LR/B)가 모두 결합되는 N단으로부터 R단으로 변속하는 경우에도, 완료도(Shift)의 상승의 시작이 피스톤 행정의 완료 후에 발생할 수 있는 마찰 요소(즉, 저단 후진 브레이크(LR/C))의 실제 결합 작동의 시작의 신호로써 간주될 수 있다.
도6의 시간 차트에서, 차고에서와 같이 변속 레버가 차량의 전진 및 후진을 반복하도록 R단으로부터 D단으로 그리고 그 후에 R단으로 움직일 때 이루어지는 속도 변환 완료도(Shift)가 점선으로 표시된다.
이 경우 변속기는 후진 기어 또는 전진 1단 기어를 취하도록 가압되며, 따라서 속도 변환 완료도(Shift)는 100%를 나타낸다. 따라서, 일 마찰 요소의 결합 상태의 해제 시 완료도(Shift)는 낮고, 다른 마찰 요소가 피스톤 행정의 완료에 이어 실제 결합 작동을 시작하는 시간(t3)에서 완료도(Shift)가 상승하기 시작한다. 따라서, 이러한 경우에도, 완료도(Shift)의 상승의 시작은 후자의 마찰 요소의 피스톤 행정의 완료를 추정하기 위한 측면으로 간주될 수 있다.
상술된 실시예에서, 상술된 설명은 마찰 요소에 대한 유압이 각각의 솔레노이드에 의해 직접 제어되고 소위 선택 속도 변환이 수행되는 유형의 변속기에 관한 것이다. 그러나 본 발명은 이러한 유형에 제한되지 않는다. 즉, 본 발명은 본 발명의 대체로 동일한 개념 하의 변속기의 다른 유형에도 적용 가능하다.
(2000년 9월 18일 제출된) 일본 특허 출원 제2000-282337호의 전체 내용이 참조되었다.
본 발명이 본 발명의 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상술된 실시예에 제한되지 않는다. 이러한 실시예의 다양한 개조와 변형은 상기 설명의 견지에서 본 분야의 숙련자에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 변속기의 모든 기어 변환에서 속도 변환 완료도를 쉽게 추정할 수 있는, 자동 변속기의 속도 변환 완료도 추정 시스템이 제공된다.
도1은 본 발명이 실제로 적용된 자동차 자동 변속기의 개략적인 블록 선도.
도2는 선택된 기어와 자동 변속기의 마찰 요소 사이의 온/오프 관계를 도시한 표.
도3은 N단으로부터 D단으로 변속 레버를 변속하는 경우에 선택된 마찰 요소의 피스톤 행정의 완료를 추정 또는 탐지하도록 프로그램된 작동 단계를 도시한 흐름도.
도4는 관련된 차량이 정지되어 있을 때, 변속 레버가 N단으로부터 D단으로 이동되는 경우에 다양한 인자의 시간에 대한 속도 변환 완료도(Shift)를 도시한 시간 차트.
도5는 도4와 유사하지만 차량이 운행 중인 경우의 시간 차트.
도6은 본 발명의 선택 속도 변환 제어가 이루어 질 때 제공되는 다양한 운동의 시간에 대한 변화를 도시한 시간 차트.
도7은 차량이 운행 중에 변속 레버가 N단으로부터 D단으로 이동될 때, 공지된 추정 시스템에 의해 제공되는 다양한 인자들의 시간에 대한 변화를 도시한 시간 차트.
도8은 도7과 유사하지만 다른 조건을 도시한 시간 차트.
도9는 선택된 마찰 요소의 피스톤 행정의 완료를 탐지하는 공지된 추정 시스템의 프로그램된 작동 단계를 도시한 흐름도.
도10은 터빈 속도가 증가 또는 저하되는지를 탐지하는 공지된 추정 시스템의 프로그램된 작동 단계를 도시한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진
2 : 자동 변속기
3 : 토오크 변환기
4 : 입력 샤프트
5 : 출력 샤프트
6 : 전방 유성 기어
7 : 후방 유성 기어
8: 제어 밸브 유니트
9 : 선압력 솔레노이드
10 : 저단 클러치 솔레노이드
11 : 제2/제4 속도 브레이크 솔레노이드
12 : 고단 클러치 솔레노이드
13 : 저단 후진 브레이크 솔레노이드(13)
14 : 변속기 제어기
16 : 터빈 속도 센서
17 : 출력 샤프트 속도 센서
18 : 억제 스위치
19 : 엔진 속도 센서
SF : 전방 태양 기어
RF : 전방 링 기어
PF : 전방 피니언
CF : 전방 캐리어
L/C : 저단 클러치
2-4/B : 제2/제4 속도 브레이크
H/C : 고단 클러치
LR/B : 저단 후진 브레이크
L/OWC: 저단 일방향 클러치
R/C : 후진 클러치

Claims (8)

  1. 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰요소를 포함하며 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동 변속기 내의 속도 변환 완료도 추정 시스템에 있어서,
    변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 제1 섹션과,
    속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 제2 섹션과,
    (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 제3 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기 내의 속도 변환 완료도 추정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 속도 변화 작동의 완료 후 제공되는 상기 입력 회전 속도(g×No)가 기어 변환 작동의 완료 시 제공된 기어비(g)와 변속기의 출력 회전 속도(No)를 서로 곱함으로써 유도되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기 내의 속도 변환 완료도 추정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3 섹션은, 속도 변환 완료도(Shift)가 증가할 때 속도 변환 작동의 진행이 높은 것을 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동 변속기 내의 속도 변환 완료도 추정 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제3 섹션이, 속도 변환 완료도(Shift)가 상승하기 시작할 때, 피스톤 행정에 이은 마찰 요소 중 선택된 것의 실제 결합 작동의 시작의 신호로써 간주되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동 변속기 내의 속도 변환 완료도 추정 시스템.
  5. 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰요소를 포함하며 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동 변속기 내의 변속기의 속도 변환 완료도를 추정하기 위한 방법에 있어서,
    변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 단계와,
    속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 단계와,
    (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기 내의 변속기의 속도 변환 완료도 추정 방법.
  6. 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰요소를 포함하며 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동 변속기 내의 속도 변환 제어 장치에 있어서,
    변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 제1 섹션과,
    속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 제2 섹션과,
    (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 제3 섹션과,
    비구동단으로부터 구동단까지 변속기의 변속 레버의 변속 시, 상기 속도 변환 완료도(Shift)에 대해 마찰 요소 중 선택된 하나의 실제 결합 작동이 시작되는 시간을 추정하는 제4 섹션과,
    상기 시간 전에, 소정의 제1 방식으로 결합 작동을 수행하는 선택된 마찰 요소의 유압을 제어하고, 상기 시간 이후에 소정의 제2 방식으로 결합 작동을 수행하는 유압을 제어하는 제5 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기 내의 속도 변환 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제5 섹션이 소정의 제1 방식으로 선택된 마찰 요소의 피스톤 행정을 수행하도록 상기 유압을 제어하며 소정의 제2 방식으로 선택된 마찰 요소의 실제 결합 작동을 수행하도록 상기 유압을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기 내의 속도 변환 제어 장치.
  8. 회전 속도가 변하는 동안 선택된 기어를 제공하여 엔진의 동력을 변속기의 출력 샤프트로 전달하도록 선택적으로 결합된 다수의 마찰요소를 포함하며, 토오크 전환기를 통해 엔진에 의해 구동되는 자동변속기 내의 상기 변속기를 제어하는 방법에 있어서,
    변속기의 입력 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(Nt-Ne)를 유도하는 단계와,
    속도 변환 작동의 완료 후에 제공되는 변속기의 입력 회전 속도(g×No)와 상기 엔진 회전 속도(Ne) 사이의 차이(g×No-Ne)를 유도하는 단계와,
    (Nt-Ne)와 (g×No-Ne) 사이의 비율을 이용하여 변속기의 속도 변환 완료도(Shift)를 계산하는 단계와,
    비구동단으로부터 구동단까지 변속기의 변속 레버의 변속 시, 상기 속도 변환 완료도(Shift)에 대해 마찰 요소 중 선택된 하나의 실제 결합 작동이 시작되는 시간을 추정하는 단계와,
    상기 시간 전에, 소정의 제1 방식으로 결합 작동을 수행하는 선택된 마찰 요소의 유압을 제어하고, 상기 시간 이후에 소정의 제2 방식으로 결합 작동을 수행하는 유압을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기 제어 방법.
KR10-2001-0057203A 2000-09-18 2001-09-17 자동 변속기의 속도 변환 완료도 추정 시스템 및 그를이용한 속도 변환 제어 장치 KR100496359B1 (ko)

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