KR100561030B1 - 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법 - Google Patents

오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법 Download PDF

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Abstract

자동변속기에 대하여 한가지 압력적응 방법으로 제안한다. 이에 관하여 변속은 제 1의 개방(K1)과 제 2의 폐쇄클러치(K2)에 의한 오버랩 변속으로 행해지며 당해 오버랩 변속은 제 1 위상과 제 2 위상으로 구성되어 있다. 제 1의 위상중에 변속기 입력회전수(nT)의 증가가 조절된다. 본 발명이 제안하는 바에 의하면 변속명령을 발할때 시간(t2)은 변속기 입력회전수가 증분치(dn)에 도달할때까지 검출된다는 점이다. 이것은 차이가 형성되고 이것을 가산 메모리의 부호에 따라 감산됨과 동시에 설정된 시간(tAD)과 대비된다. 한가지 적응치는 가산메모리가 하나의 한계치를 상회할때 보정메모리에 저장된다. 이에대한 결과로 제 1 클러치(K1)의 차단-압력레벨(pAB)은 다음 변속시에 적응된다.

Description

오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법{METHOD FOR ADAPTATION OF PRESSURE OF AN OVERLAPPING UPSHIFTING}
본 발명은 제1 개방 클러치와 제2 폐쇄 클러치를 구비한 자동 변속기에 있어서 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법에 관한 것이다. 오버랩 변속은 2단계로 구성된다. 제1 단계 중에는 제1 클러치의 압력 레벨을 제어함으로써 변속기 입력 회전 속도의 증분을 조절한다. 제2 단계 중에는 제1 클러치의 하중이 제2 클러치에 전달된다.
전기 유압식 제어 자동 변속기에 있어서 변속은 오버랩 변속으로 행할 수 있다. 본 출원인의 독일 특허 공보 제42 40 621호에서는 오버랩 변속의 제어와 조절 방법을 제시하고 있다. 이 문헌에 따르면, 오버랩 변속은, 변속기 입력 회전 속도의 증분을 조절하는 제1 단계와, 실제 하중 전달이 행해지는 제2 단계로 구성된다. 회전 속도 증분이라 함은, 고단 변속 개시 때에 변속비로부터 산출되는 변속기 입력 회전 속도가 제1 클러치의 압력 레벨에 의하여 그보다 큰 변속기 입력 회전 속도로 조절됨을 의미한다. 제2 클러치에 제1 클러치로부터의 하중이 전달되기 시작하는 시점은, 회전 속도 증분이 재차 감소되는 시점이다. 이러한 방법은 실제 적용 분야에 활용되고 있다. 하지만, 일부 운전자들은, 제1 단계의 시간, 즉 변속기 입력 회전 속도의 증분 조절 시간이 너무 길다는 점을 밝히고 있다.
이러한 종래 기술을 기본으로 한 본 발명의 목적은 특히 자동 변속기의 자발성(自發性)을 제고시키는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 제1 해법은, 변속 명령의 하달시 변속기 입력 회전 속도가 증가 회전 속도에 이를 때까지 시간을 측정하는 데 있다. 이 시간을 설정 시간과 비교하여 차이를 계산하고, 이렇게 계산되어 부호가 정해진 차이를 가산 메모리에 저장한다. 가산 메모리의 값이 한계치를 초과하면, 적응치가 보정 메모리에 저장되어서, 제1 클러치의 차단 압력 레벨이 후속 변속 중에 조절된다.
제2 해법은, 제1 해법에 따른 제1 클러치의 차단 시점, 즉 개방 시점을 후속 변속 중에 적응시키는 데 있다.
제1 해법과 제2 해법의 태양에 따르면, 가산 메모리와 보정 메모리는 변속기 입력 토크, 온도 및 회전 속도 클래스로 분류될 수 있다. 회전 속도 클래스에 있어서, 변속기 입력 회전 속도는 물론 변속기 출력 회전 속도도 사용 가능하다. 본 발명에 따르면, 변속기 입력 회전 속도는 증가치로 보다 신속하게 조절될 수 있는데, 왜냐하면 적응치가 제어 회로의 제어 입력치로서 사용되기 때문이다. 이에 의해서 보다 짧은 제어 단계가 행해질 수 있게 된다. 따라서, 자동 변속기의 반응이 운전자의 거동과 직결됨으로서 자발적으로 행해지게 된다.
기타 바람직한 태양들이 종속 청구항들에 개시되어 있으며, 제7항을 보면, 제2 단계의 개시 전에, 스로틀 밸브 수치가 한계치보다 작거나, 스로틀 밸브 구배가 한계치보다 크거나, 활주 동작이 감지되거나, 변속 명령이 선택 레버에 의해 검출되거나, ATF(자동 변속기 유체)의 온도가 한계치보다 낮을 때에는, 적응을 위한 변속이 행해지지 않는다.
이하에서는 도면들에 도시된 실시예를 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도면들의 도시 내용들은 다음과 같다.
도 1은 계통도이다.
도 2는 클러치 논리표이다.
도 3은 제1 해법의 시간 도표이다.
도 4는 제2 해법의 시간 도표이다.
도 5는 제1 해법의 프로그램 플로우 차트이다.
도 6은 제2 해법의 프로그램 플로우 차트이다.
도 1은 자동 변속기의 계통도를 도시하고 있다. 자동 변속기는 기계 부품, 유체 컨버터(3), 유압 제어 장치(21) 및 전자 변속기 제어 장치(13)로 구성된다. 자동 변속기는 구동 장치(1), 특히 구동축(2)을 통해 유체 컨버터(3)의 임펠러(4)와 비회전 방식으로 연결되는 내연 기관에 의해서 구동된다. 공지되어 있는 바와 같이, 유체 컨버터(3)는 임펠러(4), 터빈휠(5) 및 스테이터(6)로 구성된다. 컨버터 클러치(7)가 유체 컨버터(3)와 평행하게 배치된다. 컨버터 클러치(7)와 터빈휠(5)로부터 터빈축(8)이 연장된다. 컨버터 클러치(7)가 작동하면, 터빈축(8)은 구동축(2)과 동일한 회전 속도를 갖는다. 자동 변속기의 기계 부품은, 클러치 및 브레이크(A 내지 G)와, 프리휠(free wheel)(10)(FL1)과, 라비노 세트(Ravigneaux set)(9)와, 후설 유성 기어 세트(11)로 구성된다. 변속기 출력축(12)에 의해서 출력이 발생된다. 변속기 출력축은 차동 장치(differential)(미도시)와 연결되며, 이 차동 장치는 2개의 반쪽 축에 의하여 차량의 차륜(미도시)을 구동시킨다. 대응하는 클러치/브레이크 조합에 의하여 변속단이 정해진다. 변속단에 대한 클러치 논리의 분류는 도 2에서 볼 수 있다.
따라서, 예컨대 제4단에서 제3단으로 저단 변속을 할 때, 브레이크(C)가 닫히고 클러치(E)의 작동이 정지된다. 또한 도 2에서 보듯이, 제2단에서 제5단에 이르는 변속은 각각 교차 변속으로 행해진다. 본 발명을 이해하는 데 있어서 기계 부품은 필요치 않기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
전자 변속기 제어 장치(13)는 입력치(20) 또는 선택 레버(22)에 따라서 그에 대응하는 주행 단수를 택한다.
전자 제어 요소가 배치되어 있는 유압 제어 장치(21)에 의하여, 전자 변속기 제어 장치(13)가 해당 클러치/브레이크 조합체를 작동시킨다. 변속 과정 중에 전자 변속기 제어 장치(13)는 변속에 관여한 클러치/브레이크의 압력 상태를 결정한다. 전자 변속기 제어 장치(13)에는 마이크로 컨트롤러(14), 메모리(15), 제어 요소 기능 블록(16) 및 연산 기능 블록(17)이 간단하게 블록으로 도시되어 있다. 메모리(15) 내에는 변속기에 대한 정보가 저장되어 있다. 변속기에 대한 정보는 예컨대 프로그램, 해당 차량에 대한 특성치, 진단 정보 및 적응치들이다. 일반적으로, 기억 장치(15)는 EPROM, EEPROM 또는 버퍼 RAM으로서 형성된다. 연산 기능 블록(17)에서는 변속 상태에 대한 정보가 연산된다. 제어 요소 기능 블록(16)은 유압 제어 장치(21) 내에 배치된 제어 요소를 제어하는 역할을 한다.
전자 변속기 제어 장치(13)에 공급된 입력치(20)는, 예컨대 주행 가속 페달/스로틀 밸브 위치 혹은 수동 변속 요건, 내연 기관에 의해 생성된 토크 신호, 내연 기관의 회전 속도 및 온도 등과 같은 운전자가 소망하는 성능을 나타내는 값이다.일반적으로, 내연 기관의 특정 정보는 엔진 제어 장치에 의해 구비된다. 이는 도 1에 도시되어 있지는 않다. 기타 입력치로서, 터빈축(18)의 회전 속도(nT)와 변속기 출력축(19)의 회전 속도(nAB)가 전자 변속기 제어 장치(13)에 입력된다.
도 3에서는 본 발명의 제1 해법을 도 3a 내지 도 3c로 나누어 도시하고 있다. 도 3a 내지 도 3c는 각각 시간에 대한 함수로서 변속 명령과, 제1 클러치, 즉 전환 클러치(K1)의 압력 곡선과, 오버랩 변속의 제1 단계 중에 3가지 경우의 예에 대한 변속기 입력 회전 속도(nT) 곡선을 도시하고 있다.
점 A, B 및 C를 가진 곡선은 이상적인 곡선이다. 점 A, D 및 E를 가진 곡선은 시간적으로 지나치게 빠르게 진행하는 변속기 입력 회전 속도 곡선에 해당된다. 점 A, F 및 G를 가진 곡선은 시간적으로 너무 늦은 곡선에 해당된다. 점 D, B 및 F의 회전 속도 수치는, 변속기 출력 회전 속도(nAB)와 구 변속비[i(ALT)]에서 산출된 회전 속도 수치에 비하여 증분(dn)만큼 증가되어 있다. 이렇게 오버랩 변속 중에 회전 속도 증가를 조정하는 방법은 독일 특허 공보 제42 40 621호에 공지되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참고로 포함된다.
시점 t0에서, 전자 변속기 제어 장치(13)는 변속 명령을 내린다. 신호 전송 시간에 의한 지연 시간이 경과한 후에, 시점 t1에서 제1 클러치(K1)의 압력 레벨이 차단 압력 레벨(pAB)로 감소된다. 이어서, 제1 클러치(K1)에 대하여 음(-)의 경사율을 갖는 압력 램프(ramp)가 형성된다. 이러한 음(-)의 압력 램프에 의해서, 시점 t1에서는 변속기 입력 회전 속도(nT)가 증가하기 시작한다. 이러한 변속기 입력 회전 속도는 시점 t2에서 최대치에 달하거나 또는 레규레이터에 의하여 제어된다. 최대치는 변속기 출력 회전 속도(nAB) × 초기 변속비[i(ALT)] + 증분(dn)으로부터 산출된다. 시점 t2, 즉 점 B에서 제1 단계가 종료된 것으로 간주된다. 이어서, 제2 클러치가 제1 클러치로부터 하중을 받는 제2 단계가 행해져서, 회전 속도 증분(dn)이 감소하고, 변속기 입력 회전 속도(nT)가 새로운 동기 지점 방향으로 전환된다.
제1 클러치의 차단 압력 레벨이 증가치[pAB(2)]로 되면, 레규레이터는 회전수 증분을 조정하기 위하여 보다 장시간을 요한다.
이로부터 점 A와 F에 따른 곡선이 형성된다. 제1 클러치의 차단 압력 레벨이 과소 압력 레벨[pAB(1)]로 되면, 이에 대한 반응으로서 변속기 입력 회전 속도(nT)가 너무 빨리 증가하기 시작하며, 이는 도 3c에서 점 A와 D의 곡선에 해당된다.
본 발명의 해법에 따르면, 시점 t0에서, 즉 변속 명령의 하달시에 시간이 경과하기 시작하고, 종료 시점은 변속기 입력 회전 속도(nT)가 증가치(dn)에 도달할 때 결정된다. 이러한 시간이 설정 시간(tAD)과 비교되어, 차이, 즉 DIFF=tAD-t2가 형성된다. 설정 시간(tAD)은 이상치에 해당되며, 점 B, 즉 시점 t2에서 종료된다. 이러한 차이는 가산 메모리[SUM(DIFF)]에서 부호에 따라 가감된다. 변속기 입력 회전 속도(nT)가 점 F, 즉 시점 t2(2)에서 증가치(dn)에 도달할 경우에는, 이에 따라서 음(-)의 차이가 발생한다. 변속기 입력 회전 속도(nT)가 시점 t2(1)에서 증가치(dn)에 미리 도달하는 경우에는, 양(+)의 차이가 발생한다. 가산 메모리[SUM(DIFF)]의 값이 한계치(±GW)를 초과하면, 보정 메모리(KORR)에 적응치(dp)가 저장된다. 가산 메모리[SUM(DIFF)]와 보정 메모리(KORR)는 변속기 입력 토크(Mt), 온도[C(ATF)] 및 회전 속도(nT) 클래스로 분류되어 있다.
따라서 다음 관계식이 성립한다.
SUM(DIFF) = f(Mt, C(ATF), nT) 또는
KORR = f(Mt, C(ATF), nT)
적응치(dp)는 제1 클러치의 차단 압력 레벨(pAB)이 후속 변속 중에 다음의 차단 압력 레벨로 적응되도록 한다. 그 차단 압력 레벨은 아래와 같다.
pAB = pAB ± dp
도 3c에는 추가로 하나의 라인 dn(ZWANG)이 도시되어 있다. 변속기 입력 회전 속도(nT)가 이러한 회전 속도 수치 dn(ZWANG)을 초과하면, 보정 메모리(KORR)는 고정치(dp2)와 함께 저장된다.
도 4에는 본 발명의 제2 해법이 도시되어 있다. 도 3c에 도시되어 있는 변속기 입력 회전 속도 곡선을 기본으로 하여 볼 때, 적응 원리가 충족된 경우의 반응으로서 제1 클러치(K1)의 차단 시점이 변화한다. 이때 시점 t1은 이상적인 상태에 해당되며, 곡선 H, K 및 N은 점 A, B 및 C를 가진 변속기 입력 회전 속도 곡선에 대응된다. 차단 시점 t1'는 곡선 H, J 및 M과 더불어 시간적으로 뒤늦은 변속기 입력 회전 속도 곡선의 반응으로서 적용된다. 이는 도 3c에서 점 A, D 및 E를 가진 곡선에 해당된다.
도 5에는 제1 해법의 프로그램 플로우 차트가 도시되어 있다. 이는 단계 S1에서, 즉 고단 변속이 필요하다는 확인으로부터 출발한다. 단계 S2에서 전자 변속기 제어 장치(13)는 변속 명령을 하달한다. 이와 동시에 시간 단계 t2가 단계 S3에서 개시된다. 단계 S4에서는, 클러치 K1이 t1에서 해제된다. 단계 S5에서는 실제 변속기 입력 회전 속도(nT)가 측정된다. 단계 S6에서는, 변속기 입력 회전 속도(nT)가 증가치(dn)에 비하여 작거나 같은지 혹은 강제 적응 회전 속도 증가치[dn(ZWANG)]에 비해 크거나 같은지 여부를 점검한다.
변속기 입력 회전 속도가 증가치(dn)보다 작은 경우에는, 단계 S7로 대기 루프(loop)가 진행된다. 변속기 입력 회전 속도가 강제 적응 회전 속도 증가치[dn(ZWANG)]보다 크거나 작은 경우에 대해서는, 단계 S8에서 적응치(dp2)가 보정 메모리(KORR)에 저장되며, 단계 S9에서 적응 프로그램이 종료된다. 단계 S6에서의 검증시 변속기 입력 회전 속도(nT)가 증가치(dn)와 동일하게 나타났을 경우에는, 시점 t0 이후로 경과된 시간 t2는 단계 S10에서 정해진다. S11 단계에서는 2가지 시간의 차이 tAD-t2가 얻어지며, 이때 tAD는 하나의 설정 시간(t1)(기준치)에 해당된다. 이러한 차이는 S12 단계에서 가산 메모리[SUM(DIFF)]에 저장된다. 그 다음 단계 13에서 가산 메모리[SUM(DIFF)]의 값이 한계치(±GW)보다 큰지를 조회한다.
그렇지 않은 경우에는 단계 S14에서 적응 프로그램이 종료된다. S13에서의 조회 결과 가산 메모리의 값이 한계치(±GW)를 초과하지 않으면, 단계 S15에서 이와 같이 연산된 적응치(dp)가 최대치[dp(Max)]보다 큰지를 추가로 검증한다. 만일 그렇다면, 단계 S16에서 적응치(dp)가 최대치[dp(Max)]로 제한되며, 그 다음 단계 S17에서 적응 프로그램이 종료된다. 단계 S15에서의 검증 결과 적응치(dp)가 최대치[dp(Max)]보다 작으면, S18에서 적응치(dp)가 보정 메모리(KORR)에 저장된다. 이때 가산 메모리[SUM(DIFF)]와 보정 메모리(KORR)는 변속기 입력 토크(Mt), 온도[C(ATF)] 및 회전 속도(nT) 클래스를 갖고 있다. 그 다음 단계 S19에서 적응 프로그램이 종료된다.
한가지 간단한 형태에 따르면, 보정 메모리와 가산 메모리는 단지 변속기 입력 토크(Mt)와 온도 관계만을 표시하며 다음과 같이 표시할 수 있다 :
C1(ATF) C2(ATF) C3(ATF)
온도 1 값 1 값 4 값 7
온도 2 값 2 값 5 값 8
온도 3 값 3 값 6 값 9
값(i), 즉 값 1 내지 값 9는,
- 가산 메모리에서 시간 차이 tAD-t2의 총합과,
- 보정 메모리에서 제1 클러치의 차단 압력 레벨(pAB)의 값을 의미한다.
도 6에는 본 발명의 제2 해법이 도시되어 있다. 단계 S5에 이르기까지의 순서는 도 4의 순서와 동일하므로, 그에 대해서는 도 4에 대해 기술되었던 사항을 적용한다. 단계 S6에서 시간 t2가 확정된다. 시간 t2는 변속기 입력 회전 속도(nT)가 증분(dn)에 이르게 될 때에만 도달된다. 이어서, 단계 S7에서 설정 시간 tAD - 계측 시간 t2의 차이가 정해진다. 이러한 차이는 단계 S8에서 가산 메모리[SUM(DIFF)]에 저장된다.
단계 S9에서는 가산 메모리의 값이 한계치(±GW)보다 큰지를 검증한다. 만일 그렇지 않다면, 경로는 단계 S10으로 분기되며 적응 프로그램이 종료된다. 가산 메모리[SUM(DIFF)]의 값이 한계치(±GW)보다 크면, 단계 S11에서 적응치(dt)가 보정 메모리(KORR)에 저장된다. 가산 메모리 구조는 물론 보정 메모리 구조에도 도 4에 기술한 내용을 적용한다. 이어서, 단계 S12에서 적응 프로그램이 종료된다.
자동 변속기의 자발성을 제고시켜 줌으로써 변속 성능을 향상시킨다는 점에서 바람직하다.

Claims (7)

  1. 제1 개방 클러치(K1)와 제2 폐쇄 클러치(K2)를 구비한 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법으로서, 제1 단계 중에는 제1 클러치(K1)의 압력 레벨을 제어함으로써 변속기 입력 회전 속도(nT)의 증분(dn)이 조절되고, 제2 단계 중에는 제1 클러치(K1)의 하중이 제2 클러치(K2)에 전달되는, 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법으로서,
    변속 명령의 하달시, 상기 변속기 입력 회전 속도(nT)가 회전 속도 증분(dn)에 도달할 때까지 시간(t2)이 검출되고, 상기 시간은 설정 시간(tAD)과 비교되어 차이(DIFF)(DIFF=tAD-t2)가 형성되며, 상기 차이는 가산 메모리[SUM(DIFF)]에 저장되고, 상기 제1 클러치(K1)의 차단 압력 레벨(pAB)이 후속 변속 중에 차단 압력 레벨(pAB=pAB±dp)로 조절되도록, 가산 메모리[SUM(DIFF)]가 한계치(±GW)를 초과할 때 적응치(dp)가 보정 메모리(KORR)에 저장되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법.
  2. 제1 개방 클러치(K1)와 제2 폐쇄 클러치(K2)를 구비한 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법으로서, 제1 단계 중에는 제1 클러치(K1)의 압력 레벨을 제어함으로써 변속기 입력 회전 속도(nT)의 증분(dn)이 조절되고, 제2 단계 중에는 제1 클러치(K1)의 하중이 제2 클러치(K2)에 전달되는, 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법으로서,
    변속 명령의 하달시, 상기 변속기 입력 회전 속도(nT)가 회전 속도 증분(dn)에 도달할 때까지 시간(t2)이 검출되고, 상기 시간은 설정 시간(tAD)과 비교되어 차이(DIFF)(DIFF=tAD-t2)가 형성되며, 상기 차이는 가산 메모리[SUM(DIFF)]에 저장되고, 차단 명령의 출력 시점(t1)이 후속 변속 중에 조절되도록, 가산 메모리[SUM(DIFF)]가 한계치(±GW)를 초과할 때 적응치(dt)가 보정 메모리(KORR)에 저장되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    가산 메모리[SUM(DIFF)]와 보정 메모리(KORR)는, 변속기 입력 토크(Mt), 온도[C(ATF)] 및 회전 속도(nT) 클래스로 분류되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법[SUM(DIFF)=f(Mt,C(ATF),nT) 또는 KORR=f(Mt,C(ATF),nT)].
  4. 제3항에 있어서,
    설정 시간(tAD)은 또한 고단 변속 모드(HS)의 함수인 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법[tAD=f(HS)].
  5. 제4항에 있어서,
    적응치(dp)는 최대치[dp(MAX)]를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    변속기 입력 회전 속도(nT)가 강제 적응 회전 속도 증분[dn(ZWANG)]을 초과할 때, 모든 변속기 입력 토크(Mt), 온도[C(ATF)] 및 회전 속도(nT) 클래스의 고정치(dp2)가 보정 메모리(KORR)에 저장되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 단계의 개시 전에,
    - 스로틀 밸브 수치(DK1)가 한계치보다 작거나(DK1<GW),
    - 스로틀 밸브 구배[Grad(DK1)]가 한계치보다 크거나[Grad(DK1)>GW],
    - 활주 동작이 감지되거나,
    - 변속 명령이 선택 레버에 의해 검출되거나,
    - ATF의 온도[C(ATF)]가 한계치(GW)보다 낮을 때[C(ATF)<GW]에는,
    적응을 위한 변속은 행해지지 않는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 2단 오버랩 고단 변속시 압력 적응 방법.
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