KR100638757B1 - V 벨트식 무단 변속기에 있어서의 유압 제어 장치 - Google Patents

V 벨트식 무단 변속기에 있어서의 유압 제어 장치 Download PDF

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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 오일 펌프의 유량 수지 부족에 의한 다운 시프트를 방지하는 것이다.
주행 렌지로부터 비주행 렌지로, 또는 비주행 렌지로부터 주행 렌지로의 스위칭을 검지한 후에 소정 시간이 경과하기까지의 사이의 선택 판정시와 비주행 렌지를 검지하고 있을 때 중 적어도 어느 하나의 경우에 있어서, 풀리압 제어부(202)가 엔진 회전수와 유온을 기초로 하여 오일 펌프(80)의 유량 수지에 따라서 라인압을 제어함으로써, 엔진 회전수의 저하에 의해 오일 펌프(80)가 지시된 유압을 생성할 수 없는 등의 경우가 없어진다. 또한, 유량 수지에 따른 라인압과 지시할 예정이었던 라인압과의 비를 세컨더리압에 곱하여 산출된 값을 기초로 세컨더리압의 제어를 행함으로써, 벨트 CVT가 다운 시프트하는 일 없이 풀리비를 유지할 수 있다.
풀리압 제어부, 오일 펌프, 변속 기구부, 인히비터 스위치, 엔진

Description

V 벨트식 무단 변속기에 있어서의 유압 제어 장치 {HYDRAULIC CONTROL APPARATUS FOR V-BELT TYPE CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}
도1은 본 발명에 있어서의 실시예를 도시한 도면.
도2는 유압 제어 유닛과 CVT 제어 유닛의 개략 구성을 도시한 도면.
도3은 라인압 및 세컨더리압의 산출의 흐름을 나타낸 도면.
도4는 엔진 회전수와 유온에 따른 라인압을 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진
5 : 변속 기구부
15 : 엔진 회전수 센서
20 : CVT 제어 유닛
23 : 인히비터 스위치
25 : 유온 센서
80 : 유압 펌프
100 : 유압 제어 유닛
202 : 풀리압 제어부
본 발명은, V 벨트식 무단 변속기에 있어서 오일 펌프의 유량 수지에 따른 라인압 및 세컨더리압의 제어를 행하는 유압 제어 장치에 관한 것이다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 2001-165293호 공보
종래, 차량용으로 적합한 무단 변속기로서 V 벨트를 이용한 V 벨트식 무단 변속기(이하, 벨트 CVT)가 있다. 이 벨트 CVT는 프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리 사이에 V 벨트를 걸쳐, 프라이머리 풀리 및 세컨더리 풀리의 홈 폭을 유압에 의해 가변 제어하는 것이다. 벨트 CVT의 입력축측에는 오일 펌프가 연결되고, 이 오일 펌프에 의해 생성된 유압을 압력 조절 밸브에 의해 압력 조절하여 라인압이 생성된다. 프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리에는 각각 제1 및 제2 실린더실이 부설되어 제1 실린더실에는 라인압을 변속 제어 밸브를 거쳐서 프라이머리압으로서 공급하고, 또한 제2 실린더실에는 라인압을 압력 조절한 세컨더리압을 공급한다. 그리고, 각 실린더실에 공급된 유압에 의해 프라이머리 풀리 및 세컨더리 풀리의 홈 폭이 변경되고, V 벨트와 각 풀리와의 접촉 반경비에 대응하여 변속비가 연속적으로 변화한다. 또한, 제1 실린더실의 프라이머리압의 수압 면적과 제2 실린더실의 세컨더리압의 수압 면적은 동일한 면적으로 설정되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 2001-165293호).
이러한 종래의 벨트 CVT에 있어서는, 고차속 영역에 있어서 액셀 페달을 오 프(OFF)로 한 상태에서 시프트 렌지의 D 렌지로부터 N 렌지 그리고 D 렌지로의 조작을 행한 경우, N 렌지에 있어서 엔진 회전수가 저하하여 라인압의 베이스압을 생성하는 오일 펌프가 지시대로의 유압을 낼 수 없는 현상이 발생하고 있었다. 이로 인해, 라인압, 프라이머리압, 세컨더리압의 실유압이 동일해지고, 고차속의 변속비를 유지할 수 없어 다운 시프트하는 등의 문제가 있었다.
그래서 본 발명은 이러한 종래의 문제점에 비추어, 라인압의 지시압이 오일 펌프에 의해 생성되는 유압보다도 높아지는 것을 방지한 V 벨트식 무단 변속기에 있어서의 유압 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 엔진측에 연결된 프라이머리 풀리에 프라이머리압을 작용시키고, 출력축에 연결된 세컨더리 풀리에 세컨더리압을 작용시키고, 프라이머리압 및 세컨더리압의 베이스압을 라인압으로 하고, 엔진측에 연결되어 라인압의 베이스압을 생성하는 오일 펌프와, 라인압 및 세컨더리압의 제어를 행하는 유압 제어부와, 조작자가 선택하는 렌지의 검출을 행하는 렌지 검출 수단과, 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출 수단을 구비한 V 벨트식 무단 변속기에 있어서, 유압 제어부는 렌지 검출 수단에 의해 검출된 렌지가 주행 렌지로부터 비주행 렌지로, 또는 비주행 렌지로부터 주행 렌지로의 스위칭을 검출하였을 때로부터 소정 시간이 경과할 때까지의 동안, 또는 비주행 렌지를 검출하고 있을 때 중 어느 하나의 경우에, 오일 펌프의 엔진 회전수에 대한 유량 수지에 따른 라인압을 산출하여 상기 산출된 라인압을 기초로 라인압의 제어를 행하는 것으로 하였다.
다음에, 본 발명의 실시 형태를 실시예에 의해 설명한다.
도1은 본 발명을 벨트 CVT에 적용한 개략 구성을 도시하고, 도2는 유압 제어 유닛 및 CVT 제어 유닛의 개략 구성을 도시한다. 도1에 있어서, 도시하지 않는 전후진 스위칭 기구를 구비한 변속 기구부(5) 및 로크 업 클러치를 구비한 토크 변환기(2)로 구성되는 벨트 CVT(3)가 엔진(1)에 연결된다. 변속 기구부(5)는 한 쌍의 가변 풀리로서 입력축측의 프라이머리 풀리(10) 및 출력축(13)에 연결된 세컨더리 풀리(11)를 구비하고, 이들 한 쌍의 가변 풀리(10, 11)는 V 벨트(12)에 의해 연결되어 있다. 또, 출력축(13)은 아이들러 기어(14)를 거쳐서 차동장치(6)에 연결된다.
변속 기구부(5)의 변속비나 V 벨트(12)의 접촉 마찰력은, CVT 제어 유닛(20)으로부터의 지령에 따라서 작동하는 유압 제어 유닛(100)에 의해 제어된다. 또한 CVT 제어 유닛(20)은, 엔진(1)을 제어하는 엔진 제어 유닛(이하, ECU)(21)에 접속되어 서로 정보 교환을 행하고 있다. CVT 제어 유닛(20)은, ECU(21)로부터의 입력 토크 정보 및 드로틀 개방도 센서(24)로부터의 드로틀 개방도(TVO) 등으로부터 변속비나 접촉 마찰력을 결정한다. 또한 ECU(21)에는, 엔진(1)의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서(15)가 접속되어 있다.
변속 기구부(5)의 프라이머리 풀리(10)는, 입력축과 일체가 되어 회전하는 고정 원추판(10b)과 고정 원추판(10b)과의 대향 위치에 배치되어 V 자형의 풀리 홈을 형성하는 동시에, 프라이머리 풀리 실린더실(10c)에 작용하는 유압(이하, 프라 이머리압)에 따라서 축 방향으로 변위 가능한 가동 원추판(10a)으로 구성되어 있다. 세컨더리 풀리(11)는, 출력축(13)과 일체가 되어 회전하는 고정 원추판(11b)과 고정 원추판(11b)과의 대향 위치에 배치되어 V 자형의 풀리 홈을 형성하는 동시에, 세컨더리 풀리 실린더실(11c)에 작용하는 유압(이하, 세컨더리압)에 따라서 축 방향으로 변위 가능한 가동 원추판(11a)으로 구성된다. 프라이머리 풀리 실린더실(10c)과 세컨더리 풀리 실린더실(11c)은, 동일한 수압 면적으로 설정되어 있다.
엔진(1)으로부터 입력된 입력 토크는 토크 변환기(2)를 거쳐서 변속 기구부(5)에 입력되고, 프라이머리 풀리(10)로부터 V 벨트(12)를 거쳐서 세컨더리 풀리(11)에 전달된다. 프라이머리 풀리(10)의 가동 원추판(10a) 및 세컨더리 풀리(11)의 가동 원추판(11a)을 축 방향으로 변위시키고, V 벨트(12)와 각 풀리(10, 11)와의 접촉 반경을 변화시킴으로써, 프라이머리 풀리(10)와 세컨더리 풀리(11)와의 변속비를 연속적으로 변화시킬 수 있다.
도2에 도시한 바와 같이, 유압 제어 유닛(100)은 라인압을 제어하는 압력 조절 밸브(60)와, 프라이머리 풀리 실린더실(10c)에의 프라이머리(Pri)압을 제어하는 변속 제어 밸브(30)와, 세컨더리 풀리 실린더실(11c)에의 세컨더리(Sec)압을 제어하는 감압 밸브(61)를 주체로 구성된다. 변속 제어 밸브(30)는, 기계적 피드백 기구를 구성하는 서보 링크(50)에 연결되고 서보 링크(50)의 일단부에 연결된 스텝 모터(40)에 의해 구동되는 동시에, 서보 링크(50)의 타단부에 연결한 프라이머리 풀리(1O)의 가동 원추판(10a)으로부터 홈 폭, 즉 실변속비의 피드백을 받는다.
라인압 제어계는, 유압 펌프(80)로부터의 압력유를 압력 조절하는 솔레노이드(59)를 구비한 압력 조절 밸브(60)로 구성되고, CVT 제어 유닛(20)으로부터의 지령(예를 들어, 듀티 신호 등)에 의해 운전 상태에 따라서 소정의 라인압으로 압력 조절한다. 라인압은, 프라이머리압을 제어하는 변속 제어 밸브(30)와 세컨더리압을 제어하는 솔레노이드(62)를 구비한 감압 밸브(61)에 각각 공급된다. 또한, 유압 펌프(80)는 벨트 CVT(3)의 입력축에 연결되고, 엔진 회전을 동력원으로 하여 유압을 생성한다.
프라이머리 풀리(10)와 세컨더리 풀리(11)의 변속비는, CVT 제어 유닛(20)으로부터의 변속 지령 신호에 따라서 구동되는 스텝 모터(40)에 의해 제어되고, 스텝 모터(40)에 응동하는 서보 링크(50)의 변위에 따라서 변속 제어 밸브(30)의 스풀(31)이 구동되고, 변속 제어 밸브(30)에 공급된 라인압을 압력 조절한 프라이머리압을 프라이머리 풀리(10)에 공급하고, 홈 폭이 가변 제어되어 소정의 변속비에 설정된다. 또, 변속 제어 밸브(30)는 스풀(31)의 변위에 의해 프라이머리 풀리 실린더실(10c)에의 유압의 급배를 행하고, 스텝 모터(40)의 구동 위치에서 지령된 목표 변속비가 되도록 프라이머리압을 조정하여 실제로 변속이 종료하면 서보 링크(50)으로부터의 변위를 받아 스풀(31)을 밸브 폐쇄한다.
여기서, CVT 제어 유닛(20)은 도1에 있어서 변속 기구부(5)의 프라이머리 풀리(10)의 회전수를 검출하는 프라이머리 풀리 속도 센서(26), 세컨더리 풀리(11)의 회전 속도 또는 차속을 검출하는 세컨더리 풀리 속도 센서(27), 세컨더리 풀리의 세컨더리 풀리 실린더실(11c)에 작용하는 세컨더리압을 검출하는 세컨더리압 센서(28)로부터의 신호와, 인히비터 스위치(23)로부터의 렌지 신호와, 운전자가 액셀 페달을 조작함으로써 개폐하는 드로틀의 개방도를 검출하는 드로틀 개방도 센서(24)로부터의 드로틀 개방도(TVO)와, 유온 센서(25)에 의해 검출되는 변속 기구부(5)의 유온을 판독하고 변속비나 V 벨트(12)의 접촉 마찰력을 가변 제어한다.
CVT 제어 유닛(20)은, 차속이나 드로틀 개방도 등에 따라서 목표 변속비를 결정하여 스텝 모터(40)를 구동하고 실변속비를 목표 변속비를 향해 제어하는 변 속 제어부(201)와, 입력 토크나 변속비 및 유온 등에 따라서 프라이머리 풀리(10)와 세컨더리 풀리(11)의 추력(접촉 마찰력)을 산출하여, 산출된 추력을 유압에 환산하는 풀리압 제어부(202)로 구성된다.
풀리압 제어부(202)는, 입력 토크 정보 및 프라이머리 풀리 회전 속도와 세컨더리 풀리 회전 속도를 기초로 하는 변속비 및 유온으로부터 라인압의 목표치를 결정하여 압력 조절 밸브(60)의 솔레노이드(59)를 구동함으로써 라인압의 제어를 행하고, 또한 세컨더리압의 목표치를 결정하고 유압 센서(28)의 검출치와 목표치에 따라서 감압 밸브(61)의 솔레노이드(62)를 구동하여 피드백 제어(폐쇄 루프 제어)에 의해 세컨더리압을 제어한다.
다음에, 선택 판정시 또는 비주행 렌지 판정시에 있어서의 라인압 제어 및 세컨더리압 제어에 대해 설명한다. 도3은 풀리압 제어부에 있어서의 라인압 및 세컨더리압의 제어의 흐름을 나타내는 도면이고, 도4는 오일 펌프의 유량 수지를 기초로 한 엔진 회전수에 대한 라인압의 지시압을 나타내는 그래프이다. 여기서 선택 판정이라 함은, 인히비터 스위치(23)로부터 풀리압 제어부(202)로 입력되는 렌 지 신호가 주행 렌지(D렌지, R렌지 등)로부터 비주행 렌지(N렌지, P렌지 등), 또는 비주행 렌지로부터 주행 렌지로의 스위칭을 가리키고, 선택 판정시라 함은, 선택 판정을 검지하였을 때로부터 소정 시간(예를 들어 1.5 내지 2초간) 경과할 때까지의 동안을 가리킨다. 또한 비주행 렌지 판정이라 함은, 인히비터 스위치(23)로부터 풀리압 제어부(202)로 비주행 렌지 신호가 입력되고 있는 상태를 가리킨다.
풀리압 제어부(202)는, 스텝(300)에 있어서 인히비터 스위치(23)로부터 입력되는 렌지 신호가 스위칭되어 선택 판정되었는지 여부의 판정을 행한다. 선택 판정이 아닌 경우는 후술하는 스텝 305로 진행한다. 한편, 선택 판정인 경우는 스텝 301에 있어서, 오일 펌프의 유량 수지에 따라서 통상시보다도 낮게 설정된 라인압의 산출을 행한다. 이 오일 펌프의 유량 수지에 따른 라인압의 산출은, 엔진 회전수 센서(15)로부터의 엔진 회전수(rpm)와, 유온 센서(25)로부터의 유온을 기초로 산출되어 도4에 도시한 바와 같이 엔진 회전수(rpm)의 증가에 따라 라인압을 높게 설정하고, 또한 유온의 상승에 수반하여 라인압을 낮게 설정한다.
스텝 302에서는, 스텝 301에 있어서 산출된 라인압을 기초로 세컨더리압의 산출을 행한다. 이 세컨더리압의 산출은, 벨트 CVT(3)의 풀리비를 유지하기 위해 스텝 301에 있어서 산출된 라인압과 선택 판정이 없었던 경우에 지시할 예정이었던 라인압과의 비를 지시할 예정이었던 세컨더리압에 곱함으로써 행해져 산출된 세컨더리압은 통상시보다도 낮은 유압이 된다. 스텝 303에서는, 스텝 301 및 스텝 302에 있어서 산출된 라인압 및 세컨더리압을 이용하여 선택 판정시에 있어서의 유압 제어를 행한다.
스텝 304에서는, 선택 판정이 있은 후의 소정 시간을 경과할 때까지의 사이의 선택 판정시를 종료하였는지 여부의 판단을 행한다. 이 선택 판정시의 종료 판단은, 선택 판정이 있은 후의 소정 시간(예를 들어 1.5 내지 2초간)을 경과하였는지 여부를 판정함으로써 행해진다. 소정 시간을 경과하지 않았을 때는, 스텝 301로 복귀하여 오일 펌프의 유량 수지에 따른 유압 제어를 계속한다. 한편, 소정 시간을 경과하였을 때는, 스텝 305로 진행하여 인히비터 스위치(23)로부터의 렌지 신호가 N 렌지 또는 P 렌지 신호인지 여부를 판정하는 비주행 렌지 판정을 행한다. 비주행 렌지인 경우는 스텝 306으로 진행한다. 스텝 306에서는 상술한 스텝 301과 같이 오일 펌프의 유량 수지에 따라서 통상시보다도 낮게 설정된 라인압의 산출을 행한다.
스텝 307에서는 벨트 CVT(3)의 풀리비를 유지하기 위해, 상술한 스텝 302와 같이 스텝 306으로 산출된 라인압을 기초로 세컨더리압의 산출을 행한다. 이 산출된 세컨더리압은 통상시보다도 낮은 유압이 된다. 스텝 308에서는 스텝 306 및 스텝 307에서 산출된 라인압 및 세컨더리압을 이용하고, 비주행 렌지 판정시에 있어서의 유압 제어를 행한다. 한편, 스텝 305에 있어서 비주행 렌지가 아니라고 판정된 경우, 스텝 309로 진행하여 통상시의 라인압 및 세컨더리압 제어를 행한다. 모든 처리가 종료되면 스텝 300으로 복귀하여 상술한 처리를 반복한다.
예를 들어, 인히비터 스위치(23)로부터의 렌지 신호가 D렌지로부터 N렌지로 스위칭한 경우, 풀리압 제어부(202)는 D렌지로부터 N렌지로의 스위칭을 선택 판정이라 판정하고, 선택 판정으로부터 소정 시간 경과할 때까지는 선택 판정시라 하여 오일 펌프의 유량 수지에 따른 유압 제어를 행한다. 그 후 소정 시간이 경과하여 선택 판정시가 종료된 후에는, 비주행 렌지 판정에 의해 비주행 렌지라고 판정하여 오일 펌프의 유량 수지에 따른 유압 제어를 행한다.
이상과 같이 풀리압 제어부(202)는, 인히비터 스위치(23)로부터의 렌지 신호가 비주행 렌지, 또는 선택 판정시 중 적어도 어느 한 쪽 경우에 있어서 엔진 회전수와 유온을 기초로 한 오일 펌프의 유량 수지에 따른 라인압을 산출한다. 이 라인압은 통상시보다도 낮은 유압이 설정되고, 또한 이 라인압을 기초로 풀리비를 유지하기 위한 세컨더리압의 산출을 행하여 산출된 라인압 및 세컨더리압을 이용하여 유압 제어를 행한다. 본 실시예에 있어서, 엔진 회전수 센서(15)가 본 발명에 있어서의 엔진 회전수 검출 수단을 구성하고, 스텝 300 및 스텝 305가 본 발명에 있어서의 렌지 검출 수단을 구성한다. 또한, 풀리압 제어부(202)가 본 발명에 있어서의 유압 제어부를 구성한다.
본 실시예는 이상과 같이 구성되고, 주행 렌지로부터 비주행 렌지로, 또는 비주행 렌지로부터 주행 렌지로의 스위칭을 검지한 후 소정 시간이 경과할 때까지 사이의 선택 판정시와, 비주행 렌지를 검지하고 있을 때 중 적어도 어느 하나의 경우에 있어서 오일 펌프의 엔진 회전수에 대한 유량 수지에 따른 라인압을 지시한다. 이에 따라, 선택 판정시 또는 비주행 렌지가 검출되어 있을 때 엔진 회전수의 저하에 의해 라인압의 지시압이 오일 펌프에 의해 생성되는 유압보다도 높아지는 것이 방지되어, 항상 적정한 라인압과 오일 펌프가 생성되는 유압과의 관계를 유지할 수 있다.
또한, 선택 판정시 또는 비주행 렌지를 검지하고 있을 때 산출된 라인압과 지시할 예정이었던 라인압과의 비를 세컨더리압에 곱하여 세컨더리압을 제어함으로써, 오일 펌프의 유량 수지에 따라서 라인압의 제어를 행하고 있을 때도 벨트 CVT의 풀리비를 유지할 수 있다. 또한, 선택 판정시 또는 비주행 렌지를 검지하였을 때 유온과 엔진 회전수를 기초로 오일 펌프의 유량 수지에 따른 라인압을 산출함으로써, 오일 펌프의 유량 수지에 따른, 보다 적정한 라인압의 산출을 행할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 구성에 한정되지 않고 엔진 회전수를 엔진 회전수 센서(15)를 이용하여 검출하는 것으로 하였지만, 엔진의 제어를 행하는 ECU(21)에 의해 엔진 회전수의 산출을 행해도 좋다.
본 발명에 의하면, 주행 렌지로부터 비주행 렌지로, 또는 비주행 렌지로부터 주행 렌지로의 전환을 검출하였을 때로부터 소정 시간, 또는 비주행 렌지를 검출하고 있을 때 중 어느 하나의 경우에, 유압 제어부는 오일 펌프의 엔진 회전수에 대한 유량 수지에 따라서 라인압을 제어함으로써, 엔진 회전수의 저하에 의해 오일 펌프가 생성하는 유압이 저하하였을 때도 라인압의 지시압이 오일 펌프에 의해 생성되는 유압보다도 높아지는 것이 방지된다.

Claims (3)

  1. 엔진측에 연결된 프라이머리 풀리에 프라이머리압을 작용시키고, 출력축에 연결된 세컨더리 풀리에 세컨더리압을 작용시키고, 상기 프라이머리압 및 세컨더리압의 베이스압을 라인압으로 하고, 상기 엔진측에 연결되어 상기 라인압의 베이스압을 생성하는 오일 펌프와,
    상기 라인압 및 세컨더리압의 제어를 행하는 유압 제어부와,
    조작자가 선택하는 렌지의 검출을 행하는 렌지 검출 수단과,
    상기 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출 수단
    을 구비한 V 벨트식 무단 변속기에 있어서,
    상기 유압 제어부는 상기 렌지 검출 수단이 주행 렌지로부터 비주행 렌지로 또는 비주행 렌지로부터 주행 렌지로의 전환을 검출하였을 때부터 소정 시간이 경과할 때까지의 동안, 또는 비주행 렌지를 검출하고 있을 때 중 어느 하나의 경우에, 상기 엔진 회전수에 기초하여 라인압치를 산출하고, 상기 산출된 라인압치를 기초로 상기 라인압의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 V 벨트식 무단 변속기에 있어서의 유압 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 V 벨트식 무단 변속기 내의 유온을 검출하는 유온 센서를 구비하고,
    상기 유압 제어부는 상기 엔진 회전수와 함께 상기 유온에 기초하여 라인압치를 산출하는 것을 특징으로 하는 V 벨트식 무단 변속기에 있어서의 유압 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유압 제어부는 상기 산출된 라인압치와, 상기 어느 하나의 경우에 해당하지 않는 경우에 지시할 예정이었던 라인압치와의 비를, 상기 어느 하나의 경우에 해당하지 않는 경우에 지시할 예정이었던 세컨더리압치에 곱함으로써 산출된 세컨더리압치를 기초로 상기 세컨더리압의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 V 벨트식 무단 변속기에 있어서의 유압 제어 장치.
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