KR100497553B1 - 변속비자동조정장치 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량 엔진의 뒤에 배치된 무단 변속기의 변속비를 자동적으로 조정하기 위한 장치에 관한 것이다. 여기서, 변속비 조정은 소정 속도로 행해진다. 본 발명의 핵심은 변속기 변속비 조정 속도를 검출된 작동 파라메터에 의존해서 결정하는 수단이 설치되어 있는 점에 있다. 본 발명에 따른 장치에 의해, 운전자에게 쾌적한 변속기의 조정 특성이 얻어진다.

Description

변속비 자동 조정 장치
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 무단 변속기의 변속비를 자동적으로 조정하기 위한 장치에 관한 것이다.
무단 변속기는 예컨대, 유럽특허공개 제0 451 887호 공보 및 독일 특허 공개 제43 30 391호 공보에 공지되어 있다. 상기와 같은 장치에서, 차량 변속기의 변속비는 소정의 조정 속도로 변경된다. 독일 특허 공개 제43 30 391호 공보에는 그와 같은 무단 변속기에서 수동 조작하는 것이 공지되어 있다. 상기 터치(tip) 작동방식의 경우, 운전자는 조작 장치의 조작에 의해서 무단 변속기를 조정할 수 있다. 특히, 일정한 변경 속도로 변속비를 조정하게 되어 있다.
무단 변속기(CVT)를 가진 차량의 주행 특성을 차량의 운전자에 가일층 쾌적하게 구현하기 위해서는 변속비 조정 속도를 운전자의 요구에 최적합화시킬 필요가 있다. 차량의 통상 가속 과정에서, 운전자는 엔진 회전수의 상승을 차량 속도의 함수로서 예측한다(운전자가 수동 변속 또는 통상의 스텝 오토매틱으로부터 익숙해진 바와 같이). 액셀 페달을 급속히 밟으면(예컨대, 스텝 오토매틱에서의 킥다운), 즉시 높은 엔진 출력이 제공되어야 한다. 즉, 엔진 회전수가 비교적 짧은 시간에 상승되어야 한다. 또한, 운전자는 추진 작동 및 제동 과정에선 엔진 브레이크 작용을 이용하고자 한다. 또한, 운전자 평가 특성 변수가 고려되어야 한다.
본 발명의 과제는 무단 변속기에서 상술한 요구 조건을 간단하게 실현하기 위한 것이다.
상기 과제는 본 발명에 의하면, 검출된 작동 파라메터에 의존해서 조정 속도를 결정하는 수단이 설치됨으로써 해결된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 차량 엔진 뒤에 배치된 무단 변속기의 변속비를 자동적으로 조정하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 변속비 조정은 소정 속도로 행해진다. 본 발명의 핵심적 기술 사상은 변속기 변속비 조정 속도를 검출된 각 작동 파라메터에 의존해서 결정하는 수단이 설치되어 있는 점에 있다. 본 발명에 따른 장치에 의해 운전자에게 쾌적한 변속기의 조정 특성이 얻어진다.
본 발명의 유리한 실시예에선 변속기의 조정 속도를 결정하는 작동 파라메터로서, 엔진 스로틀 밸브의 변화 속도 및/또는 운전자가 작동할 수 있는 액셀 페달의 변화 속도를 나타내는 값이 검출된다. 이와 같은 실시예의 장점은 변속비 변경에 의해 야기되는 엔진 회전수 변경이 액셀 페달의 움직임에 의존해서 이루어진다는 점이다. 가솔린을 천천히 공급할 때(액셀 페달을 밟을 때), 엔진 회전수는 천천히 상승한다(운전자가 지금까지 수동 변속 또는 스텝 오토매틱에 의해 익숙해진 바와 같이). 가솔린을 급속히 공급하는 경우, 변속기 변속비 조정은 최단 시간으로 행해지며, 즉 비교적 높은 엔진 출력으로 즉각 행해질 수 있다(킥다운의 경우와 같이). 이러한 양 극점사이에서, 특성 맵에 걸쳐 임의의 많은 중간 단계를 실시할 수 있다.
본 발명의 상술한 변형 실시예에서는 액셀 페달 이동의 점차로 커지는 정(正)의 구배(gradient)에 의해 비교적 큰 조정 속도가 선택되게 하는 것이 제안되고 있다. 즉, 운전자가 액셀 페달을 빨리 밟으면 밟을수록, 그만큼 조정 속도는 더 높게 선택된다. 또한, 액셀 페달 위치의 점차로 커지는 부(負)의 구배에 의해 변속기 변속비의 비교적 작은 조정 속도가 선택된다. 즉, 운전자가 비교적 빨리 액셀 페달을 그 제로 위치의 방향으로 움직인 경우, 변속기 변속비의 비교적 낮은 조정 속도가 선택된다. 이러한 실시예의 장점은 예컨대, 엔진 브레이크 작용이 추진 작동에서 이용될 수 있다는 점이다. 운전자가 예컨대, 장해물 또는 커브 앞에서 급속히 발을 액셀 페달에서 뗀 경우, 감소되는 엔진 회전수에 의해 조정 속도가 낮아진다. 즉, 엔진 회전수는 상응하는 엔진 브레이크 작용의 경우에 천천히 낮아진다. 액셀 페달을 통상과 같이 되돌리면, 엔진의 회전수는 통상과 같이 감소된다. 여기에서도 특성 곡선에 걸쳐서 임의의 많은 중간 단계가 조정될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에서는 변속비 조정 속도를 결정하는 작동 파라메터로서, 운전자 타입을 나타내는 값이 검출된다. 그와 같은 값의 검출은 다양한 변형 실시예로 종래 기술에 공지되어 있다. 예컨대, 유럽 특허 공개 제0 406 615호 공보를 참고할 수 있다. 특히, 상기와 같은 공지의 운전자 타입 검출의 경우, 액셀 페달 위치의 변경 속도가 평가된다. 그 까닭은 액셀 페달 위치의 높은 변경 속도로부터 높은 추진 요구, 소위 엔진 파워 지향형 운전자일 것이 추정되는 한편, 액셀 페달 위치의 낮은 변경 속도로부터 연비 절약형 운전자인 것이 추정되기 때문이다. 지나치게 짧은 변속기 변속비 조정의 경우, 본 발명의 상기 변형 실시예에서는 운전자의 높은 추진 요구에 의해서 비교적 높은 조정 속도가 나타난다. 지나치게 긴 변속기 변속비 조정의 경우, 엔진 파워 지향형 운전자라고 평가될 때에는 비교적 낮은 조정 속도가 주어진다.
본 발명의 유리한 실시예에서는 조정 속도를 결정하는 작동 파라메터로서, 차량의 종방향 가속도를 나타내는 값이 검출된다. 이때, 특히, 차량의 종방향 가속도의 점차로 커지는 부의 구배에 의해, 즉 차량의 종방향 가속도의 감소시, 점차로 커지는 정의 구배의 경우 보다 낮은 조정 속도가 선택된다. 이러한 실시예의 장점은 제동 과정에서 엔진 브레이크 작용을 개선할 수 있는 점이다. 차량의 제동시, 강하하는 엔진 회전수에 대해 변속기 변속비의 비교적 낮은 조정 속도(차량 감속도의 함수로서 변화될 수 있다)가 선택된다.
본 발명의 유리한 실시예에서 변속비 조정은 이하와 같이 이루어진다. 즉, 적어도 차량 종방향 속도를 나타내는 신호에 의존해서 그리고 엔진 스로틀 밸브 및/또는 운전자가 작동할 수 있는 액셀 페달의 검출된 위치를 나타내는 신호에 의존해서 변속기 입력 회전수 및/또는 엔진 회전수의 목표 값이 결정되도록, 변속비 조정이 이루어진다. 변속비의 조정은 변속기 입력 회전수 또는 엔진 회전수의 검출된 실제 값이 결정된 목표 값으로 조정되도록 이루어진다. 즉, 상기 변형 실시예의 경우, 변속기 변속비의 변화에 의해 변속기 입력 회전수 또는 엔진 회전수가 소정 값으로 조정된다. 대안적으로, 변속비 자체를 소정의 목표 값으로 조정할 수도 있다. 이때, 변속비의 조정은 유리하게는 전기 유압(electro-hydraulic) 제어 밸브에 대한 구동 전류의 형태로 작동 변수의 설정에 의해 행해지며, 상기 제어 밸브는 유압유(hydraulic fluid)의 공급에 의해 변속기 변속비를 변경시킨다.
상술한 2가지 변형 실시예에서는 변속기 입력 회전수 또는 엔진 회전수 또는 변속기 변속비용의 소정 목표 값의, 시간에 따른 필터링이 행해진다. 상기 시간에 따른 필터링의 필터 파라메터는 상기 검출된 작동 파라메터에 의존해서 결정된다.
이하, 도면에 도시된 실시예를 사용하여 본 발명의 장치를 상세하게 설명한다.
도 1에는 목표 설정 값(Ides)에 따라서 변속비를 변화시키는 무단 변속기(101)가 도시되어 있다. 설정 값(Ides)은, 예컨대 전기 유압 제어 밸브용의 구동 전류일 수 있고, 상기 제어 밸브는 유압유의 공급에 의해 변속기 변속비를 변경시킨다. 변속기의 출력측에서 센서(110)에 의해 변속기 출력 회전수(Nsi)가 검출되고, 아울러 변속기 입력측에서 센서(109)에 의해 변속기 입력 회전수(Npi)가 검출된다.
액셀 페달(107)의 위치(α )는 도시 생략된 위치 센서에 의해서 검출되어, 블록 102에 공급된다. 블록 102에는 또한 변속기 출력 회전수 또는 차량 종방향 속도의 실제 값(Nsi)이 공급된다. 블록 102에선 통상 조정 특성 맵으로부터 변속기 입력 목표 회전수(Nps)가 구해지며, 변속기 변속비(Ides)는 변속기 목표 입력 회전수와 변속기 출력 회전수와의 몫(Nps/Nsi)으로서 얻어진다. 블록 102의 입력 변수는 액셀 페달 위치(α ) 및/또는 스로틀 밸브 각도, 변속기 출력 회전수(Nsi) 및/또는 2차 회전수 및/또는 차량 종방향 속도 및 운전자 평가 특성 변수(FT) 이다.
운전자 평가 특성 변수(FT)는 순시 운전자 타입을 나타내며, 블록 105에서 형성된다. 이를 위해, 블록 105에는 변속기 출력 회전수(Nsi), 액셀 페달 위치(α ), 및 블록 106에서 미분된 액셀 페달 위치 변화량(α ')이 공급된다. 블록 105에서는 공지된 방식으로 상기 입력 신호들로부터 운전자 타입 특성 변수(FT)가 구해진다. 이것에 대해서는, 상술한 유럽 특허 공개 제0 406 615호 공보를 참조할 수 있다. 운전자 평가 특성 변수(FT)는 다단으로 또는 연속적으로, 순시 검출된 운전자 타입이 엔진 파워 지향형 타입(스포츠 타입)인지 또는 연비 절약형 타입(이코노미 타입)인지를 지시한다.
도 2에는, 예로서 도 1의 블록 102에 포함된 조정 특성 맵이 도시되어 있고, 이 조정 특성 맵에서 변속기 입력 목표 회전수(Nps)가 일정 액셀 페달 위치(α )의 곡선으로서 변속기 출력 회전수(Nsi)에 대해 도시되어 있다. 상이한 액셀 페달 위치(α )에서 일군의 조정 특성 맵, 예컨대, 비교적 낮은 액셀 페달 위치의 경우 특성 곡선(30) 및 비교적 높은 액셀 페달 위치의 경우 특성 곡선(31)이 얻어진다. 상술한 바와 같이, 액셀 페달 위치 대신에 가솔린 엔진에서는 스로틀 밸브 각도를 사용할 수 있음은 물론이다. 변속기 출력 회전수 대신에 차량 종방향 속도를 이용할 수도 있다. 블록 102에서 상술한 운전자 평가 특성 변수(FT)가 부가의 입력 변수로서 선택된 경우, 변속기 입력 목표 회전수(Nps)는 운전자 타입에 따라 선택되거나, 및/또는 보정될 수 있다.
블록 102에서 형성된 변속기 입력 목표 회전수(Nps)는 다음 블록 103에서 필터링되어서 목표량(Npsf)으로서 변속비 제어기(104)에 공급된다. 블록 102의 출력 신호의 필터링은 이하의 이유로 필요하다.
1. 지나치게 빠른 변속비 조정의 경우, 예컨대 엔진 및 변속기와 같은 회전체의 운동 에너지가 단시간에 병진 에너지로 전환되고, 그 결과 차량이 강하게 가속되거나 감속되거나 해서 운전자가 쾌적하지 않게 된다.
2. 무단 변속기에 유압 제어부가 설치되어 있는 경우, 변속기가 지나치게 빠르게 조정되면, 시스템 압력이 없어지게 되며, 그 결과 상호 결합 전동 요소가 슬립되거나 파괴될 수 있다.
블록 103에서 필터링 후 가능한 변속기 입력 목표 회전수 경과 특성은 도 3에 시간에 대해 도시되어 있다. 블록 103에서 필터링이 행해지지 않는 경우, 이것은 도 3에 도시된 곡선(41)에 상응하며, 그때 도약적으로 변화하는 1차 회전수 변경, 변속기 입력 회전수 변경 및/또는 엔진 회전수 변경(ΔNps)이 생긴다. 도 3에 도시된 곡선(42 및 43)의 경우, 블록 103(도 1)에서 소정의, 시간에 따른 필터링이 행해진다. 그때, 블록 103은 시정수(時定數; T42 또는 T43)를 가진 1차 필터이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 긴 필터 정수(T43)에 의해서 완만한 조정 속도가 생긴다. 각종 운전 프로그램 또는 상이한 운전자 타입의 평가가 고려되는 경우, 예컨대, E-모드(이코노미 타입), C-모드(쾌적 타입), S-모드(스포츠 타입)에서 상이한 시정수가 얻어진다. 즉, 상기 상이한 시정수는 변속기 변속비의 상이한 조정 속도에 상응한다.
변속비 제어기(도 1의 블록 104)는 실제 1차 회전수를 필터링된 목표 1차 회전수, 또는 실제 변속기 입력 회전수(Npi)를 목표 변속기 입력 회전수(Npsf), 또는 실제 엔진 회전수를 목표 엔진 회전수와 비교하고, 신호(Ides)에 의해 변속기(101)를 제어한다.
본 발명은 도 1의 필터 블록(103)에 관한 것이다. 필터 시정수는 상승 및 하강하는 변속기 입력 회전수에 대해서 일정하지 않고, 액셀 페달 속도(α '), 차량 종방향 감속도(a1) 및 운전자 평가 특성 변수(FT)의 함수로서 변경될 수 있다. 차량 종방향 감속도(a1)는 변속기 출력 회전수(Nsi)로부터 블록 108에서의 미분에 의해서 얻어진다. 도 4a의 특성 곡선(51)에 상응하게, 액셀 페달 속도 또는 스로틀 밸브 속도(α ')의 증가에 따라서 변속기 입력 회전수가 감소될 수 있다. 상기 변속기 입력 회전수는 블록 103내의 필터용의 시정수(T) 동안 증가한다. 상기 액셀 페달 속도 또는 스로틀 밸브 각속도(α ')는 도 5a 및 도 5b에 상응하게 거기에 α 'max로 도시되어 있는 액셀 페달 운동 동안의, 최대 값일 수 있다. 마찬가지로, 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 최소값(α ')은 액셀 페달 운동 동안의 최소값일 수 있다. 도 3에서는 예로서, 두 개의 상이한 회전수 상승(42' 및 43')이 상응하는 시정수(T42 및 T43)로 도시되어 있다.
도 4a와 마찬가지로, 감소하는 변속기 입력 회전수용의 시정수는 부의 액셀 페달 속도 또는 스로틀 밸브 각속도(α ')에 의존할 수 있다. 도 4b에서 알 수 있듯이, 필터 시정수(T)는 특성 곡선(52)에 상응하게 스로틀 밸브 각속도 또는 액셀 페달 위치 변화 속도(-α ')의 감소에 따라 커진다 값(-α ')은 상술한 바와 같이, 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이 구해진다.
마찬가지로, 필터 블록 103(도 1)의 필터 시정수(T)는 운전자 평가 특성 변수(FT)에 의존한다(도 6으로부터 알 수 있음). 운전자 평가 특성 변수(FT)는 상술한 바와 같이 기존의 변속기 및 차량 신호로부터 구해지며 운전자 타입에 대한 정보를 제공한다. 상기 특성 변수가 스포츠적인 주행 양식의 증가에 따라 커지면, 예컨대 특성 곡선(61; 도 6)에 따라 증가하는 변속기 입력 회전수에 대한 필터 시정수(T)가 감소할 수 있다. 시정수(T)는 변속기 입력 회전수가 감소하는 경우 특성 곡선(62)에 따라 커진다.
도 7에서, 제동 과정 동안 감소하는 변속기 입력 회전수에 대한 특별한 필터 시정수를 설정하고, 상기 필터 시정수(T)를 차량 감속도(-a1)의 함수로서, 또는 특성 곡선(72; 도 7)에 따라 변화시킬 수 있는 가능성이 주어진다. 상기 양(-a1)은 제동 과정 중에 순시적인 차량 감속도 또는 차량 감속도의 최대값을 나타낼 수 있다.
여기서는, 필터(103; 도 1)가 상술한 바와 같이 1차 필터라는 것을 재차 언급한다. 그러나 원칙적으로는 임의의 구조와 임의의 차수의 어떤 필터도 사용할 수 있다. 유일한 전제 조건은 변속기 입력 목표 회전수 또는 엔진 회전수의 상승이 상술한 영향 변수에 따라서 변화하는 것이다. 예컨대 도 3의 개시점 및 종료점을 직선으로 연결하면, 예컨대 시정수(T42 및 T43)는 변속기 입력 회전수가 차이(ΔNps) 만큼 상승하는 지속 시간을 나타내므로, 42' 및 43'의 직선 방정식일 수 있다. 원칙적으로는 직선상의 회전수 상승과 임의 차수의 필터를 조합할 수 있다. 직선상의 회전수 상승은 한계를 규정할 수 있다.
본 발명의 장치에 의하면 운전자에게 쾌적한 변속기의 조정 특성이 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 블록 회로도.
도 2는 본 발명에 있어서 중요한 소정 블록의 전동 특성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 있어서 중요한 소정 블록의 전동 특성을 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 필터 정수 선택용의 특성도.
도 5a 및 도 5b는 최대 액셀 페달 변화 속도의 검출용의 특성도.
도 6은 필터 정수 선택용의 특성도.
도 7은 필터 정수 선택용의 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 변속기 102 : 블록
104 : 변속비 제어기 105, 106, 108 : 블록
107 : 액셀 페달 109, 110 : 센서

Claims (3)

  1. 차량의 엔진 뒤에 배치된 무단 변속기의 변속비를 자동적으로 조정하기 위한 장치로서,
    복수의 작동 파라메터들을 검출하기 위한 검출 수단과,
    상기 작동 파라메터들에 의존하는 속도로 상기 변속비를 조정하기 위한 조정 수단을 포함하며,
    상기 조정 수단은 변속기 입력 회전수용 목표 값(Nps)과 엔진 회전수용 목표값중 적어도 하나가 차량 종방향 속도를 나타내는 신호(Nsi)에 의존하여 결정되고, 또한 하기 사항중 적어도 하나에 따라, 즉 차량의 스로틀 밸브의 검출된 위치와, 운전자가 작동할 수 있는 액셀 페달을 나타내는 신호(α ) 중 하나에 의존하여 결정되는 방법으로 상기 변속비를 조정하기 위한 수단을 구비하고, 검출된 실제 값(Npi)을 상기 특정 목표 값(Nps)으로 조정하기 위한 상기 변속비의 조정이 실행되며, 상기 조정은 작동 변수를 전기 유압식 제어 밸브를 위한 구동 전류의 형식으로 나타내고, 이에 의해 상기 변속기 변속비는 유압유를 공급함으로써 변화되며,
    상기 조정 수단은 시간의 함수로서 상기 특정 목표 값(Nps)을 필터링하기 위한 필터 수단을 포함하고, 상기 필터 수단은 검출된 작동 파라메터들(α ', FT, a1)에 의존하여 결정되는 필터 파라메터(T)를 갖는 변속비 자동 조정 장치.
  2. 차량의 엔진 뒤에 배치된 무단 변속기의 변속비를 자동적으로 조정하기 위한 장치로서,
    복수의 작동 파라메터들을 검출하기 위한 검출 수단과,
    상기 작동 파라메터들에 따른 의존하는 상기 변속비를 조정하기 위한 조정 수단을 포함하며,
    상기 변속비는 실제 변속비(Iact)가 대응하는 목표 값(Ides)으로 제어되도록 조정되고,
    상기 제어는 검출된 작동 파라메터들(α ', FT, a1)에 의존하여 결정되는 필터 파라메터(T)를 갖는 시간계 필터링 유닛을 포함하는 변속비 자동 조정 장치.
  3. 차량의 엔진 뒤에 배치된 무단 변속기의 변속비를 자동적으로 조정하기 위한 장치로서,
    복수의 작동 파라메터들을 검출하기 위한 검출 수단과,
    상기 작동 파라메터들에 의존하는 속도로 상기 변속비를 조정하기 위한 조정 수단을 포함하며,
    상기 작동 파라메터들중 첫 번째 것은 상기 스로틀 밸브의 변경 속도와 상기 악셀 페달의 변경 속도 중 적어도 하나를 나타내는 제 1 값(α ')이고,
    상기 작동 파라메터들중 두 번째 것은 차량을 조작하는 운전자 타입을 나타내는 제 2 값(FT)이며,
    상기 작동 파라메터들중 세 번째 것은 상기 차량의 종방향 가속도를 나타내는 제 3 값(a1)이고,
    상기 변속비의 조정 속도는 상기 차량의 종방향 가속도의 감속에 대응하는 상기 제 3 값(a1)의 증가하는 부의 구배에 따라 저하하는 변속비 자동 조정 장치.
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