KR100676666B1

KR100676666B1 - 연속 가변 트랜스미션 용 미끄러짐 검출 시스템 및방법

Info

Publication number: KR100676666B1
Application number: KR1020047004555A
Authority: KR
Inventors: 이와쯔끼구니히로; 호시야가즈미; 오시우미야스히로; 나까와끼야스노리; 오사와마사따까; 니시자와히로유끼; 야마구찌히로유끼; 스즈끼히데유끼
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-01-31
Also published as: JP3597808B2; US7806790B2; CN101178121A; US20100197454A1; DE60205398T2; CN100363653C; CN101545536B; EP1438524B1; JP2003106442A; DE60205398D1; KR20040045014A; PL368620A1; PL205630B1; CN101178121B; US20060183581A1; WO2003027540A1; CN101545536A; US20100197455A1; EP1438524A1; CN1653284A

Abstract

입력부의 회전 속도와 출력부의 회전 속도간의 비를 연속적으로 변화시킬 수 있는 연속 가변 트랜스미션 용 미끄러짐 검출 시스템이 제공된다. 본 미끄러짐 검출 시스템은, 복수의 입력 회전 속도 측정값 및 복수의 출력 회전 속도 측정값에 기초하여, 입력 회전 속도와 출력 회전 속도에 관계되는 상관계수를 계산하고, 계산된 상관계수에 기초하여 연속 가변 트랜스미션 내 토크 전달부의 미끄러짐을 판단한다.

연속 가변 트랜스미션, 상관계수, 매크로 슬립, 기어 비, 기어 비 차이, 기어 비 차이들의 합, 대응 제어

Description

연속 가변 트랜스뮤테이션 용 미끄러짐 검출 시스템 및 방법 {SLIPPAGE DETECTION SYSTEM AND METHOD FOR CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMUTATIONS}

배경기술

기술분야

본 발명은 기어 비 (gear ratio), 즉 CVT의 입력 회전 속도와 출력 회전 속도의 비를 연속적으로 변화시킬 수 있는 연속 가변 트랜스미션에서 사용하기 위한 미끄러짐 (slippage) 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.

관련기술

기어 비를 연속적으로 변화시킬 수 있는, 연속 가변 트랜스미션 (continuously variable transmission) 으로서, 벨트 타입 (belt-type) 연속 가변 트랜스미션과 환형 (toroidal) 타입 (견인 타입; traction-type) 연속 가변 트랜스미션이 본 기술분야에서 알려져 있다. 벨트 타입 연속 가변 트랜스미션은 벨트를 이용하여 토크를 전달하고 기어 비를 변화시키도록 구성되며, 환형 타입 연속 가변 트랜스미션은 파워 롤러 (power roller) 를 이용하여 토크를 전달하고 기어 비를 변화시키도록 구성된다. 벨트 타입 연속 가변 트랜스미션에서, 벨트는 각각 그루브 폭을 변화시킬 수 있는 구동 풀리(drive pulley) 및 피동 풀리 (driven pulley) 주위에 감겨있고, 토크가 풀리와 벨트의 접촉면 사이의 마찰력을 이용하여 전달된다. 이러한 구조로, 풀리 주위에 감겨있는 벨트의 유효 반지름을 변화시 키기 위해, 구동 풀리의 그루브 폭을 변화시킴으로써 CVT의 기어 비를 변화시킨다.

한편, 환형 연속 가변 트랜스미션에서, 파워 롤러가 입력 디스크와 출력 디스크사이에 끼워져 있으며, 파워 롤러와 각각의 디스크 사이에 존재하는 견인 오일 (traction oil) 의 전단력 (shearing force) 을 이용하여 토크가 전달된다. 이러한 구조로, 회전하는 파워 롤러를 기울이고 그에 의해 파워 롤러와 각각의 디스크 사이에 토크가 전달되는 위치의 반지름을 변화시킴으로써 CVT의 기어 비를 변화시킨다. 위 타입들의 연속 가변 트랜스미션에서, 토크 전달 부분은 면의 형태를 취하여, 즉 토크는 상호 대향 (mutually facing) 부의 면을 통해 전달되어 기어 비가 연속적으로 변화될 수 있다.

면을 통해 토크를 전달하는 동력 전달 기구로서, 마찰 클러치 (friction clutch), 마찰 브레이크 (friction brake) 등이 알려져 있다. 이러한 마찰 클러치 또는 마찰 브레이크는, 마모의 관점에서 설계된 마찰 면을 가지고, 마찰 면의 전 영역이 서로 접촉하고 분리되도록 구성된다. 반면, 연속 가변 트랜스미션은, 토크 전달 부분을 연속적으로 변화시키면서 벨트 또는 파워 롤러를 각각의 풀리 또는 디스크의 토크 전달 면 (torque transmitting surface) 부분에 접촉시킴으로써 토크를 전달하도록 구성된다. 이러한 연속 가면 트랜스미션에서는, 토크 전달 면이 마모를 실질적으로 허용하지 않게 설계되므로 토크 전달 면의 국지적 마모가 토크 전달을 불량하게 하거나 연속 가변 트랜스미션에 손상시키게 된다.

또한, 벨트, 풀리, 디스크 또는 견인 오일과 같은 CVT의 구성부 또는 구성요소의 강도에 한계가 있다. 그러므로, 연속 가변 트랜스미션의 미끄러짐을 피하 기 위해, 대응부 간의 접촉 압력은 무한히 증가할 수는 없다. 또한, 접촉 압력이 일정 수준까지 증가하면, 동력 전달 효율과 연속 가변 트랜스미션의 내구성이 감소한다.

따라서, 연속 가변 트랜스미션에서, 벨트나 파워 롤러 (또는 벨트나 파워 롤러를 고정하기 위한 부하) 를 고정하기 위한 고정력 (clamping force) 은, 벨트와 대응 풀리간에 또는 파워 롤러와 대응 디스크간에 과도한 미끄러짐 (매크로 슬립 (macro-slip) 이라고 한다) 이 발생하지 않도록 보장하는 범위 내에서 최소 값으로 정해지는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 일반적으로 연속 가변 트랜스미션에 가해지는 토크는 연속적으로 변한다. 특히, 연속 가변 트랜스미션이 사용된 차량 (vehicle) 이 급가속이나 급제동을 할 때, 또는 일시적 휴지 (idle) 나 구동륜 (driving wheel) 의 미끄러짐과 같은 복잡한 동작 상태에 처하게 될 때에는, 연속 가변 트랜스미션에 급격하고 일시적인 큰 토크가 가해진다.

그러한 일시적인 큰 토크에 대비해 고정력을 더 큰 값으로 정하면, 차량이 표준 또는 정상상태 조건에서 운행되는 동안에 동력 전달 효율 및 연료 효율이 악화될 수 있다. 따라서, 상기와 같은 큰 토크에 의한 미끄러짐이 실제로 검출되었을 때 고정력을 증가시키거나 CVT에 가해지는 토크를 감소시키기 위한 제어를 수행하는 것이 바람직하다.

한편, 일본 공개 특허 공보 제 62-2059 호에서 연속 가변 트랜스미션에서 미끄러짐에 의한 상태를 검출하도록 구성된 시스템이 제안되어 있다. 이 공보에 공개된 시스템은 연속 가변 트랜스미션에서의 실패 또는 문제를 판정하도록 구성되 어 있다. 이 시스템에서, 주 풀리와 부 풀리의 회전속도는 센서를 이용하여 측정되어, 기어비가 계산된다. 이렇게 측정된 기어 비 또는 기어 비의 변화율이 정상 (normal) 상태에서는 얻을 수 없는 극한 값을 나타내면, 시스템은 불량한 것으로 판정된다.

상기 공보에서 공개된 시스템에 사용된 센서는 연속 가변 트랜스미션의 기어 비 제어에 일반적으로 사용되는 센서와 동일하거나 동등하다. 그에 따라, 이렇게 구성된 상기 시스템에서는, 이 목적을 위해 새로 제공되는 센서(들)를 사용하지 않고, 연속 가변 트랜스미션의 실패 또는 문제가 검출될 수 있다. 그러므로, 상기 공보에서 공개된 시스템은 연속 가변 트랜스미션의 실패 또는 문제를 판단하도록 설계되었으나, 본질적으로 벨트의 과도한 미끄러짐에 대처하기 위한 어떠한 기능도 제공되지 않는다.

즉, 상기 공보에서 공개된 시스템은, 벨트의 과도한 미끄러짐의 결과로 기어 비 또는 기어 비의 변화율이 처음으로 비정상 값을 가지는 때에, 연속 가변 트랜스미션의 실패를 검출하도록 구성되었다. 그러므로, 이 시스템은 벨트의 과도한 미끄러짐에 의해 유발되는 문제를 피하는 목적으로는 사용될 수 없다. 달리 말하면, 상기 공보에서 공개된 시스템은 소위 벨트의 매크로 슬립 (즉, 현저히 큰 슬립) 또는 매크로 슬립을 일으키는 상태의 개시를 충분히 빠른 속도와 정확도로 검출할 수 없다. 그 결과, 상기 종래 시스템은 연속 가변 트랜스미션에서 벨트의 일시적 미끄러짐을 처리하기 위한 제어 수행을 위한 미끄러짐 검출 시스템으로 사용될 수 없다.

발명의 요약

그러므로, 본 발명의 목적은, 전용 센서(들) 없이, 연속 가변 트랜스미션에서 벨트 등의 미끄러짐을 즉각적이고 정확하게 검출하거나, 미끄러짐 또는 미끄러짐으로 이어지는 상태의 시작을 검출할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라, 입력부, 출력부 및 입력부와 출력부간에 토크를 전달하기 위한 토크 전달부를 가지며, 입력부의 입력 회전 속도와 출력부의 출력 회전 속도 사이의 비를 연속적으로 변화시킬 수 있는 연속 가변 트랜스미션을 위한 미끄러짐 검출 시스템이 제공된다. 미끄러짐 검출 시스템은 (a)복수의 입력 회전 속도 측정값과 복수의 출력 회전 속도 측정값에 기초하여, 입력 회전 속도와 출력 회전 속도에 관련된 상관계수 (correlation coefficient) 를 계산하는 상관계수 계산 수단 및 (b)상관계수 계산 수단에 의해 계산된 상관계수에 기초하여, 연속 가변 트랜스미션 내 토크 전달부의 미끄러짐을 판단하기 위한 미끄러짐 판단 수단을 포함한다.

연속 가변 트랜스미션에서의 미끄러짐은, 입력 측 회전속도와 출력 측 회전속도의 관계가 설정될 기어 비 (즉, 입력측 회전속도에 대한 출력측 회전속도의 비) 에 대응하는 소정의 관계로부터 이탈되는 상태 또는 조건으로 생각될 수 있다. 상기의 미끄러짐 검출 시스템은 입력 회전속도와 출력 회전속도간의 관계를 나타내는 상관계수를 계산하고, 그에 따라 CVT의 미끄러짐 상태, 또는 과도한 미끄러짐 또는 과도한 미끄러짐의 시작으로 이어지는 상태를 즉각적이고 정확하게 판단할 수 있다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에서, 미끄러짐 판단 수단은 상관계수 계산 수단이 계산한 상관계수가 소정의 기준 값보다 작을 때에 연속 가변 트랜스미션 내 토크 전달부의 미끄러짐을 판단한다. 기준 값은 연속 가변 트랜스미션이 설치된 차량의 동작상태에 기초하여 정해질 수 있다.

기준 값을 적절한 값으로 정함으로써, 미끄러짐 검출 시스템은 큰 미끄러짐뿐만 아니라 작은 정도의 미끄러짐까지도 판단할 수 있으며 미끄러짐에 대처하기 위한 적절한 제어를 수행할 수 있다. 동시에, 미끄러짐 검출 시스템은 미끄러짐 대처에 대한 불필요한 제어를 초래하는, 과도하게 민감한 미끄러짐 판단을 피할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상관계수 계산 수단은 연속 가변 트랜스미션이 설치된 차량의 동작 상태가 적어도 하나의 소정 조건을 만족하면 상관계수를 계산한다. 이러한 구성으로, 차량의 동작 상태가 복잡하게 변화하더라도, 상관계수의 계산은 차량이 적절한 동작 상태일 때만 수행된다. 따라서, 연속 가변 트랜스미션에서 미끄러짐 상태를 정확히 판단할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상관계수 계산 수단은, 연속 가변 트랜스미션이 설치된 차량의 동작 상태에 기초하여 상관계수의 계산에 사용되는 입력 회전속도 및 출력 회전속도 각각의 측정값 수를 정한다.

상기 구성은 연속 가변 트랜스미션에서 잘못된 미끄러짐 판단을 피하거나, 차량의 동작 상태가 변하지 않음에도 상관계수의 계산이 불필요하게 반복되는 상황을 피할 수 있게 한다.

도면의 간단한 설명

본 발명의 상기 목적 그리고/또는 다른 목적, 특성 및 장점은 이하의 바람직한 실시형태의 설명과 첨부 도면의 참조로 명확해 질 것이며, 도면 중 같은 숫자는 같은 구성요소를 나타내기 위해 사용된다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 미끄러짐 검출 시스템의 제어기가 수행하는 제어의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2 는 상관계수의 변화를 시간에 대해 나타낸 그래프이다.

도 3 은 차량의 동작 조건에 따른 기준 값의 변화 경향 또는 추세를 개략적으로 나타내는 그래프이다.

도 4 는 차량의 동작 조건에 따른 상관계수를 얻기 위한 샘플링 포인트 수의 변화경향 또는 추세를 개략적으로 나타내는 그래프이다.

도 5 는 본 발명에 따른 미끄러짐 검출 시스템에 의해 수행되는 제어의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6 은 입력 샤프트 회전속도에 필터링 과정을 거쳐 얻은 대역 통과 값의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 7 은 본 발명에 따른 미끄러짐 검출 시스템에 의해 수행되는 제어의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8 은 누적 대역 통과 값의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 9 는 본 발명에 따른 미끄러짐 검출 시스템에 의해 수행되는 제어의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10 은 CVT의 실제 기어 비와 목표 기어 비 차이의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 11 은 도 9 의 흐름도를 부분적으로 수정하여 얻은 다른 흐름도이다.

도 12 는 차이 (difference) 들의 합 (sum) 의 변화를 나타낸다.

도 13 은 도 11 의 흐름도를 부분적으로 수정하여 얻은 다른 흐름도이다.

도 14 는 본 발명에 따른 미끄러짐 검출 시스템이 채용된 연속 가변 트랜스미션을 가진 차량의 구동 시스템과 제어 시스템의 개략도이다.

바람직한 실시형태의 자세한 설명

본 발명의 예시적인 실시형태를 상세하게 설명할 것이다. 먼저, 도 14 를 참조하여, 본 발명이 적용된 모터 차량의 구동 시스템과 제어 시스템을 설명할 것이다. 도 14 는 트랜스미션으로서 벨트 타입 연속 가변 트랜스미션 (CVT;1) 을 포함하는 구동 시스템을 개략적으로 나타낸다. CVT는 순방향/역방향 구동 스위치 메커니즘 (2) 을 통하여 동력원 (3) 에 결합된다.

동력원 (3) 은 차량을 동작시키는 동력을 발생하기 위한 구동 유닛이며, 내연기관, 내연기관과 전기모터의 조합, 전기 모터 등에 의해 제공된다. 본 실시형태에서, 동력원 (3) 은 엔진의 형태를 취한다. 엔진 (3) 이 한 방향으로만 회전할 수 있기 때문에 순방향/역방향 구동 스위치 메커니즘 (2) 이 채용되며, 입력 토크를 그대로 또는 역방향으로 출력하도록 배치된다.

도 14에서 도시하는 예에서, 순방향/역방향 구동 스위치 메커니즘으로서 이중 피니언 타입 유성기어 (double-pinion type planetary gear) 메커니즘이 사용된 다. 이 메커니즘에서, 링기어 (5) 는 태양기어 (4) 와 동심으로 배치되고, 태양기어 (4) 에 맞물린 피니언 기어 (6) 와 피니언 기어 (6) 및 링기어 (5) 에 맞물린 다른 피니언 기어 (7) 는 태양기어 (4) 와 링기어(5) 사이에 배치된다. 피니언 기어 (6,7) 는, 이 기어들 (6,7) 이 그 중심축 및 유성기어 메커니즘의 중심축에 대해 자유롭게 회전하도록 캐리어 (8) 에 의해 지지된다. 순방향 구동 클러치 (9) 는 두 회전 구성요소 (즉, 태양기어 (4) 와 캐리어 (8)) 를 하나의 유닛으로 결합하기 위해 제공된다. 또한, 역방향 구동 브레이크 (10) 는 링기어 (5) 를 선택적으로 고정함으로써 순방향/역방향 구동 스위치 메커니즘 (2) 으로부터의 토크 출력의 방향을 역전시키기 위해 제공된다.

CVT (1) 의 구성은 공지의 벨트 타입 연속 가변 트랜스미션과 같거나 동등하다. CVT (1) 에는 서로 평행하게 배열된 구동 풀리 (11) 와 피동 풀리 (12) 가 제공된다. 풀리 (11 및 12) 각각은 정지 시브 (stationary sheave) 와, 유압 구동기 (hydraulic actuator; 13 또는 14) 에 의해 그 축 방향으로 앞뒤로 움직이도록 적응된 가동 시브 (movable sheave) 로 주로 구성된다. 이런 구성으로, 풀리 (11,12) 각각의 그루브 폭은 풀리의 가동 시브가 그 축 방향으로 움직임에 따라 변하여, 풀리 (11, 12) 주위에 감긴 벨트 (15) 의 권선 반지름 (즉, 각 풀리 (11,12) 의 유효 반지름) 을 연속적으로 변화시키고, 그럼으로써 CVT (1) 의 기어 비를 연속적으로 변화시킨다. 구동 풀리 (11) 는 순방향/역방향 구동 스위치 메커니즘 (2) 의 출력 구성요소로 기능하는 캐리어 (8) 에 연결된다.

유압 펌프 및 유압 제어 장비 또는 시스템 (도시되지 않음) 을 통해 유압 ( 선 압력 또는 그 보정 압력) 이 피동 풀리 (12) 를 위한 유압 구동기 (14) 에 가해진다. 유압 구동기 (14) 에 가해지는 유압의 수준은 CVT (1) 가 받는 토크의 크기와 같은 정도로 제어된다. 이런 구성으로, 벨트 (15) 는 피동 풀리 (12) 의 시브 사이에 고정되거나 잡히고, 그에 따라 적당한 장력이 제공되어 각각의 풀리 (11,12) 와 벨트 (15) 사이에 적당한 고정력 (또는 접촉 압력) 이 확실히 나타난다. 한편, 구동 풀리 (11) 의 유압 구동기 (14) 에는 소망의 기어 비에 따른 유압이 제공되고, 그에 의해 풀리 (11) 그루브 폭 (또는 피치 지름) 이 목표 값으로 설정된다.

피동 풀리 (12) 는 한 쌍의 기어 (16) 를 통해 차동 기어 유닛 (17) 에 연결되고, 차동 기어 유닛 (17) 을 통해 토크를 구동륜 (18) 에 출력하도록 구성된다.

CVT (1) 와 엔진 (3) 을 포함하는 차량의 동작상태 (또는 운행상태) 를 검출하기 위해 다양한 센서가 제공된다. 특히, 엔진 (3) 의 회전속도를 측정하고 엔진의 속도를 나타내는 신호를 발생하기 위한 엔진 속도 센서 (19), 구동 풀리 (11) 의 회전속도를 측정하고 입력 회전속도를 나타내는 신호를 발생하기 위한 입력 회전 속도 센서 (20), 및 피동 풀리 (12) 의 회전 속도를 측정하고 출력 회전속도를 나타내는 신호를 발생하기 위한 출력 회전 속도 센서 (21) 가 제공된다. 또한, 도시되지는 않았으나, 가속기 위치 센서 (accelerator position sensor), 쓰로틀 개방 센서 (throttle opening sensor), 브레이크 센서, 및 다른 센서들이 제공된다. 가속기 위치 센서는 가속기 페달의 누름 (depression) 양을 측정하고 가속기 페달 위치를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 쓰로틀 개방 센서 는 쓰로틀 밸브의 개방량을 측정하고 쓰로틀 개방을 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 브레이크 센서는 브레이크 페달이 눌러질 때 신호를 출력하도록 구성된다.

또한, 각각의 순방향 구동 클러치 (9) 와 역방향 구동 브레이크 (10) 의 체결 (engagement) 과 해방 (release) 을 제어하고, 벨트 (15) 에 가해지는 고정력, 및 CVT (1) 의 기어 비를 제어하기 위해, 트랜스미션을 위한 전자 제어 유닛 (CVT-ECU; 22) 이 제공된다. 트랜스미션을 위한 전자 제어 유닛 (22) 은 그 주 구성요소로, 예를 들어 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 미리 저장된 데이터와 입력 데이터에 기초하여 계산을 수행하며, 그에 의해 순방향 구동, 역방향 구동 또는 중립 모드와 같은 선택된 동작 모드의 설정, 요구되는 고정 압력 (clamping pressure) 의 설정, 및 CVT (1) 의 기어 비의 설정 등의 제어를 수행하도록 구성된다.

트랜스미션 용 전자 제어 유닛 (22) 에 의해 수신된 입력 데이터 (또는 신호) 는, 예를 들어 해당 센서 (도시되지 않음) 로부터 수신된 CVT (1) 의 입력 샤프트 회전 속도 (Nin) 및 출력 샤프트 회전 속도 (No) 를 나타내는 신호를 포함할 수 있다. 또한, 트랜스미션 용 전자 제어 유닛 (22) 은 엔진 (3) 제어를 위한 전자 제어 유닛 (E/G-ECU; 23) 으로부터, 엔진 속도 (Ne), 엔진 (E/G) 부하, 쓰로틀 개방, 가속기 페달 (도시되지 않음) 의 누름 양을 의미하는 가속기 위치 등을 나타내는 신호를 수신한다.

CVT (1) 는 상술한 대로, 입력 회선 속도와 같이 연속적으로 또는 무단계로 (steplessly) 엔진 속도를 제어할 수 있다. 그러므로, CVT (1) 가 모터 차량에 설치되면, 차량의 연료 효율이 개선된다. 예를 들어, 목표 구동력 (driving force) 은, 가속 페달 위치 등에 의해 나타나는 요구 구동량 (driving amount) 및 차량 속도에 기초하여 결정된다. 그 후, 목표 구동량을 달성하기 위해 필요한 CVT (1) 의 목표 출력이 목표 구동력과 차량 속도에 기초하여 결정된다. 그 다음, 목표 출력을 달성하기 위한 엔진 속도와 최적 연료 효율이 소정의 맵을 이용하여 결정된다. 마지막으로, 결정된 엔진 속도를 달성하도록 CVT (1) 의 기어 비가 제어된다.

연료 효율 개선의 장점을 얻기 위해서, CVT (1) 의 동력 전달 효율은 바람직하게 높은 정도로 제어되어야 한다. 특히, CVT (1) 의 토크 캐패시티 (torque capacity) 또는 벨트 고정 압력은 CVT (1) 가 벨트 (15) 의 미끄러짐을 유발하지 않고 엔진 토크에 기초하여 결정된 목표 토크를 전달할 수 있는 범위에서 최소 값으로 제어된다. 이 제어는 보통 차량 속도와 출력 요구 (requirement) 가 거의 변하지 않는 정상상태 또는 이 파라미터 중 하나 또는 전부가 약간 변하는 준 정상상태 (almost steady state)에서 수행된다.

반면, 차량이 갑자기 제동되거나 가속되는 경우 또는 차량이 떨어진 물체 (dropped object) 나 요철 위로 달리는 경우, CVT (1) 를 포함하는 구동 시스템에 가해지는 토크가 급격히 변한다. 이 경우, CVT (1) 의 토크 캐패시티는 상대적으로 불충분해 질 수 있고, 따라서 벨트 (15) 의 미끄러짐 확률을 높인다. 그러므로, 이러한 경우에, 본 실시형태의 제어 시스템은 소위 반응형 제어 (reactive control) 를 수행하여 벨트 고정력을 일시적으로 증가시키거나 엔진 토크를 일시적 으로 감소시킨다. 본 실시형태의 제어 시스템은 상황 (즉, 매크로 슬립) 의 발생을 결정 또는 판단하기 위해, 상기의 반응성 제어를 필요로 하는 다음의 제어를 수행하도록 구성된다.

도 1 은 CVT (1) 의 벨트 (15) 의 매크로 슬립을 판단하기 위한 제어의 일례의 흐름도이다. 이 제어에서, 출력 및 입력 회전 속도에 기초하여 얻어진 상관관계 계수가 사용된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 첫 번째로 단계 (S1) 에서 차량의 운행 상태가 결합계수의 계산 범위에 있는지 여부를 판단한다. 이 제어에서 사용되는 결합계수는 입력 샤프트 회전 속도 (xi) 와 출력 샤프트 회전 속도 (yi) 에 기초하여 계산된 상수이다. 각각의 입력과 출력 회전 속도가 0이 아닌 값을 가지고 기어 비가 거의 상수로 유지되면, 차량의 운행 상태는 결합계수의 계산 범위 안에 있는 것으로 판단된다. 즉, 기어 비가 거의 상수로 유지 (즉, 기어 비의 역수인 속도 비가 거의 상수로 유지) 되면서 차량이 운행되고 있는 때에, 결합 계수는 계산 범위 내에 있다.

만약 단계 (S1) 에서 부정적 판단이 내려진다면, 단계 (S2) 에서 플래그 (F) 는 0으로 리셋되고 제어는 리턴된다. 한편, 단계 (S1) 에서 긍정적 판단이 내려지면, 단계 (S3) 에서 플래그 (F) 는 1로 설정되고 단계 (S4 및 S5) 에서 입력 샤프트 회전 속도 (xi) 와 출력 샤프트 회전 속도 (yi) 를 각각 읽는다. 이들 회전 속도 (xi, yi) 는 각각 도 14 에서 도시된 입력 회전 속도 센서 (20) 및 출력 회전 속도 센서 (21) 에 의해 측정된다. 단계 (S6) 에서, 그 동안 읽은 N 세트의 회전 속도 (xi,yi) 를 사용하여 상관계수 (S) 가 계산된다.

상관계수 (S) 는 다음의 식 (1) 에 의해 표현된다:

…(1)

상기의 식 (1) 에서, 각 첨자 (1, 2, …, n) 는 회전 속도 (xi 또는 yi) 가 측정된 샘플링 포인트를 나타내며, n은 현재 시간을 나타낸다.

벨트의 미끄러짐 (매크로 슬립) 발생 또는 그 가능성은 다음의 방법으로 상관계수 (S) 를 이용하여 판단된다. 식 (1) 에서, 입력 및 출력부 (즉, CVT(1) 의 입력 및 출력 샤프트) 회전 속도의 멱 (power) 은 입력 회전 속도 및 출력 회전 속도의 멱의 제곱근으로 정규화된다. 식 (1) 에 따르면, 입력 및 출력 회전 속도의 멱이 감소하면, 정규화된 값도 감소한다. 특히, 벨트 (15) 의 미끄러짐이 일어나지 않는 때에, 상관계수 (S) 는 1이다. 역으로, 벨트 (15) 의 미끄러짐이 일어나면, 그 값은 1보다 작아진다.

따라서, 벨트 (15) 가 미끄러지지 않고 능동 및 수동 풀리 (11,12) 에 의해 고정되어 있는 동안에, 다음 식 (2) 로 표현되는 관계가 성립한다:

…(2)

여기서,

는 속도 비 (기어 비의 역수)를 나타낸다.

위의 식 (1) 에 식 (2) 를 대입하면, 상관계수는 식 (3) 으로 표현되고, 그 값은 1이 된다.

…(3)

삭제

위에서 설명한대로, 계산을 위한 조건 중 하나는 속도 비

를 괄호 밖으로 빼기 위해서

가 거의 상수여야 한다는 것이다. 그러므로, 긴 시간 간격이나 샘플링 시간으로 입력 샤프트 및 출력 샤프트 회전 속도를 측정하는 것은 바람직하지 않다.

다음으로, 벨트 (15) 가 능동 및 피동 풀리 (11, 12) 에 의해 충분히 고정되지 않고 미끄러지고 있는 경우를 설명한다. 벨트 (15) 가 미끄러지는 동안, 최근에 정해진 속도 비

에 대한 입력 샤프트 회전 속도 (xi) 와 출력 샤프트 회전 속도 (yi) 의 관계는 성립하지 않는다. 그러면, 이들 회전 속도 사이의 관계는 다음의 식 (4) 에서 표현된다:

…(4)

여기서 "0" 보다 큰 실수인 ki는 회전 변동 또는 변화를 나타내는 계수이다.

이 경우, 식 (4) 는 위 식 (1) 에 대입되어, 상관계수 (S) 는 다음 식 (5) 로 표현된다:

…(5)

삭제

벨트 (15) 의 미끄러짐에 의한 회전 요동 (rotational fluctuation) 때문에 계수 ki 가 상수가 아닌 때에, 상관계수 (S) 는 1 보다 작아진다. 즉, 식 (5) 는 다음 식 (6) 으로 변환된다.

…(6)

삭제

식 (6) 의 분자와 분모를 전개하면, 다음 식 (7) 과 (8) 이 각각 주어진다:

삭제

…(7)

삭제

…(8)

샘플링 시간 n 이 3 이라면, 식 (7) 과 (8) 은 각각 다음 식 (9) 와 (10) 으로 다시 쓸 수 있다:

삭제

…(9)

삭제

…(10)

식 (9) 와 (10) 의

,

, 등에 붙은 각각의 계수를 비교하면, 다음 식 (11) 로 표현되는 관계가 성립함을 알 수 있다:

…(11)

여기서, j 와 m 은 1 및 2 와 같은 첨자이다.

식 (11) 은 다음 식 (12) 로 다시 쓸 수 있다:

…(12)

여기서, Ki 와 Km 은 실수이므로, 식 (12) 의 관계는 항상 성립하고 따라서 (11) 의 관계 역시 성립한다. 샘플링 시간이 3 보다 클 때 역시, 식 (11) 과 (12) 의 관계가 성립한다. 입력/출력 회전 속도가 변하기 시작할 때, 상기 분모의 값은 분자의 값보다 커진다. 그 결과, 상관계수 (S) 는 1 보다 작아진다. 따라서, 상관계수 (S) 에 기초하여 벨트 (15) 미끄러짐의 발생을 판단할 수 있다.

도 1 의 단계 (S6) 에서, 상관계수 (S) 는 계산을 통해 결정된다. 단계 (S7) 에서, 상관계수 (S) 가 미리 결정된 제 1 기준값 (reference value; S1) 과 같거나 작은지 여부를 판단한다. 제 1 기준값 (S1) 은 1 보다 작고 매크로 슬립이 발생하고 있는 상태 또는 매크로 슬립이 유발될 수 있는 미끄러짐 상태 (slipping state) 에 해당하는 값으로 미리 결정된다.

상관계수 (S) 가 제 1 기준값 (S1) 과 같거나 작고 그에 따라 단계 (S7) 에 서 긍정적 판단이 내려지면, 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성이 단계 (S8) 에서 판단된다(매크로 슬립 판단 (macro-slip determination) 이 내려진다). 다음 단계 (S9) 에서, 단계 (S8) 에서 내려진 매크로 슬립 판단에 반응하여 대응 제어 (responsive control) 가 수행된다. 간단히, 대응 제어는 매크로 슬립을 피하거나 억제하기 위해 수행된다. 대응 제어로서, 예를 들면, 벨트 (15) 에 가해지는 고정력이 증가되거나 엔진 토크가 감소된다. 또한, 예를 들어, CVT (1) 에 토크를 전달하기 위해 클러치가 이용된다면, 대응 제어 하에서 클러치의 캐패시티가 감소된다. 대응 제어의 정도는 매크로 슬립의 정도, 즉 상관계수 (S) 의 값에 따라 정해진다.

역으로, 상관계수 (S) 가 상기 제 1 기준값 (S1) 보다 크고, 단계 (S7) 에서 부정적 판단이 내려진다면, 단계 (S10) 에서 상관계수가 제 2 기준값 (S2) 과 같거나 큰지 여부를 판단한다. 제 2 기준값 (S2) 는 제 1 기준값 (S1) 보다는 크나 1 보다는 작은 값이고 상대적으로 작은 매크로 슬립이 발생하고 있는 상태 또는 그러한 상대적으로 작은 매크로 슬립이 유발될 수 있는 상태에 대응하는 값으로 미리 결정된다.

단계 (S10)에서 부정적 판단이 내려질 때, 즉 상관계수 (S) 가 제 2 기준값 (S2) 보다 작을 때, 이는 상대적으로 작은 매크로 슬립이 일어나고 있거나 일어날 가능성이 높음을 의미한다. 따라서, 이런 경우, 제어는 매크로 슬립 판단을 위해 단계 (S8) 로 진행한다. 그 결과, 단계 (S9)에서 대응 제어가 수행된다.

역으로, 단계 (S10) 에서 부정적 판단이 내려지면, 단계 (S11) 에서 비 매 크로 슬립 판단 (non-macro-slip determination) 이 내려진다. 매크로 슬립이 일어나지 않고 있거나 일어날 가능성이 없을 때, 또는 벨트 (15) 가 미끄러지고 있으나 미끄러짐의 정도가 수용 범위 이내일 때 비 매크로 슬립 판단이 내려진다. 이 경우, 단계 (S11) 에서 내려진 비 매크로 슬립 판단에 반응하여 단계 (S12) 에서 필요한 대로 대응 제어가 수행된다. 대응 제어의 한 예는 벨트 (15) 에 가해지는 고정력을 감소시키기 위한 제어이다. 이 제어는, CVT (1) 의 동력 전달 효율을 개선하고 CVT (1) 가해지는 유압을 최소화하여 유압 펌프에서 동력 손실을 감소시키며 그에 따라 연료 효율 향상을 보장하기 위함이다.

도 2 는 벨트 (15) 의 매크로 슬립이 발생하고 있지 않은 상태에서 벨트 (15) 의 매크로 슬립이 발생하고 있는 상태로 이행하는 동안의 상관계수 (S) 변화를 나타내는 그래프이다. 토크가 CVT (1) 를 통해 전달되는 때에, "매크로 슬립"에 상반되는 "마이크로 슬립"이라고 부를 수 있는 미끄러짐이 불가피하게 일어난다. 따라서, 토크는 상관계수가 극히 미세하게 변화하면서 CVT (1) 를 통해 전달된다. 어떤 이유로 벨트 (15) 의 매크로 슬립을 유발하는 차량의 동작 상태가 발생하는 때에, 상관계수 (S) 는 어느 정도까지 감소하기 시작한다. 그 후에 매크로 슬립이 시작되면, 상관계수는 급격히 감소하기 시작한다. 예를 들어, 기준값 (S1 및 S2) 는 각각 도 1 에 나타낸 값으로 정해진다.

한편, 상관계수 (S) 는 입력 샤프트 및 출력 샤프트 회전 속도에 기초하여 결정된다. 이들 회전 속도 사이의 관계는 벨트 (15) 의 미끄러짐뿐만 아니라 엔진 토크, 차량의 가속/감속 등 가속 동작량이 변할 때 유발되는 것들의 변화에도 기인한다. 상관계수 (S) 가 이들 변화에 의해 감소할 수도 있는 반면, 상관계수의 이러한 감소는 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성을 나타내지는 않는다. 따라서, 이 경우, 매크로 슬립 판단을 피할 필요가 있다. 이러한 필요를 만족하기 위해, 각각의 기준값 (S1 및 S2) 은, 가속 동작량의 변화율, 차량의 감속/가속 등 차량의 동작 조건에 따라 변화될 수 있다.

도 3 은 기준값 (S1 및 S2) 의 변화 경향의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 3 에서 도시된 바와 같이, 각각의 기준값 (S1, S2) 은 감속 동작량의 변화율 (△ACC) 또는 감속/가속 (△V) 이 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 상관계수 (S) 가 매크로 슬립 이외의 요인(들)으로 감소하면, 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성은 잘못 판단되지 않고, 대응 제어는 상관계수 (S) 의 감소에 반응하여 잘못 수행되지 않을 것이다. 그러므로, 매크로 슬립의 오판이 회피되며, 불필요한 대응 제어도 회피되거나 억제될 수 있다. 또한, 미끄러짐의 발생 또는 그 가능성 판단의 지연도 막는다.

또한, 상관계수 (S) 는 입력 및 출력 회전 속도를 나타내는 복수의 검출값을 이용하여 계산된다. 검출된 값 세트의 수 ("세트 수" 라 한다) 는 차량의 동작 상태에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 도 4 는 세트 수(N) 결정의 경향 또는 추세의 일례를 개략적으로 나타내는 그래프이다. 도 4 에서 도시된 바와 같이, 차량 속도 (V), 감속/가속 (△V), 가속 동작량 변화율 (△ACC), 기어 비 (

) 등이 증가함에 따라 세트 수 (N) 는 감소한다. 예를 들어, 가속 동작량의 변화율이 큰 때에, 해당하는 기어 비의 변화 정도 또는 크기는 커야한다. 이 경우, 상관 계수 (S) 가 크게 상이한 기어 비들에서의 회전 속도에 기초하여 계산되는 것을 막아 매크로 슬립의 오판과 벨트 (15) 의 미끄러짐 발생 또는 그 가능성 판단의 지연을 방지하기 위해 세트 수는 감소된다.

상술한대로, 본 실시형태의 미끄러짐 검출 시스템은 CVT (1) 의 기어 비를 결정하기 위해 보통 사용되는 센서 (21, 22) 를 이용하여 입력 및 출력 회전 속도를 측정함으로써, 상관계수에 기초하여 매크로 슬립을 판단하도록 구성된다. 이러한 구성으로, 벨트 (15) 의 미끄러짐은 이 기능에 전용인 센서(들)를 사용하지 않고도 충분히 높은 정확도로 즉시 판단될 수 있다. 또한, 본 미끄러짐 검출 시스템은 매크로 슬립 판단에 기초하여 필요한 대응 제어를 수행할 수 있기 때문에, 벨트 (15) 의 과도한 미끄러짐으로 초래되는 CVT (1) 에 가해지는 손상을 막거나 억제할 수 있다.

한편, CVT (1) 의 입력 샤프트 회전 속도 (Nin) 는 기어 비 제어, 벨트 (15) 의 미끄러짐, 또는 입력 토크의 주기적 변화와 같은 다양한 요인에 의해 변한다. 그러므로, 전체 변화량 중 벨트 (15) 의 미끄러짐에 의해 유발된 입력 회전 속도의 변화량을 결정함으로써, 결정된 값 (변화량) 에 기초하여 벨트 (15) 의 매크로 슬립 발생 또는 그 가능성을 판단할 수 있다. 그러한 제어의 일례를 다음에서 설명한다.

도 5 는 이 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 제어에서, 먼저 단계 (S21) 에서 입력 회전 속도 센서 (20) 에 의해 검출된 입력 샤프트 회전 속도 (Nin) 가 읽혀진다. 다음으로, 벨트 (15) 의 미끄러짐으로 유발되어 입력 샤프 트 회전 속도 (Nin) 에 포함된 진동 성분 (Nin-vib) 이 얻어진다. 여기서, 진동 성분 (Nin-vib) 은, 예를 들어, 대역 통과 필터링 (band-pass filtering) 과정을 수행하여 또는 실제 입력 샤프트 회전 속도 (Nin) 의 입력 샤프트 회전 속도의 명령 값 (command value) 에 대한 편차에 기초하여 얻을 수 있다. 명령 값은 원하는 기어 비를 달성하도록 결정된다. 대역 통과 필터링 과정 동안, 측정 노이즈도 역시 제거된다.

도 6 은 입력 샤프트 회전 속도 (Nin) 가 대역 통과 필터링 (20-30 Hz) 을 거치는 때에, 시간에 대한 밴드 패스 값 변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6 에서, 매크로 슬립이 일어나지 않는 때에, 대역 통과 값은 상대적으로 작은 범위에 머무른다. 반면, 매크로 슬립이 발생하면, 대역 통과 값은 급격히 증가한다. 이런 관점에서, 기준값 (Nin-vib1) 은 매크로 슬립의 발생 판단을 위한 기준 또는 지표로서 미리 결정되고, 단계 (S23) 에서 단계 (S22) 에서 얻은 진동 성분 (Nin-vib) 이 기준값 (Nin-vib1) 보다 같거나 큰지 여부가 판단된다. 한편, 오판을 막고 매크로 슬립 판단 지연도 피하기 위해, 기준값 (Nin-vib1) 은 상수이기 보다 차량의 동작 상태에 따라 변할 수 있다.

진동 성분 (Nin-vib) 이 기준값 (Nin-vib1) 과 같거나 크고 그에 따라 단계 (S23) 에서 긍정적 판단이 내려지면, 단계 (S24) 에서 매크로 슬립 판단이 내려지고, 단계 (S25) 에서 대응 제어가 수행된다. 단계 (S24) 및 단계 (S25) 의 동작은 각각, 도 1 에서 단계 (S8) 및 단계 (S9) 의 동작과 동일하거나 동등하다.

진동 성분 (Nin-vib) 이 기준값보다 작고 그에 따라 단계 (S23) 에서 부정적 판단이 내려지면, 도 6 에서 알 수 있듯이, 이는 매크로 슬립이 발생하고 있지 않음을 나타낸다. 이 경우, 단계 (S26) 에서 비 매크로 슬립 판단이 내려진다. 그 결과, 단계 (S27) 에서 정상 제어 (normal control) 가 수행된다. 이 정상 제어에서, 벨트 고정력은, 예를 들어, 엔진 토크 또는 가속기 페달의 누름 양 (즉, 가속 동작량) 에 따라 정해진다.

위에서 도 5 와 6 을 참조하여 설명한대로 제어를 수행하기 위해, 본 실시형태의 미끄러짐 검출 시스템은 벨트 (15) 의 매크로 슬립을 즉시 그리고 정확하게 판단하기 위한 센서로서 입력 회전 속도 센서 (20) 만을 이용하며 이 목적의 다를 센서(들)를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 미끄러짐 검출 시스템은 매크로 슬립 검출에 대해 요구되는 대응 제어를 수행할 수 있기 때문에, 벨트 (15) 의 과도한 미끄러짐으로 초래되는 CVT (1) 의 손상을 방지할 수 있다.

도 5 에서 설명된 제어에서는 대역 통과 값에 기초하여 매크로 슬립의 발생이 판단되는 반면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 미끄러짐 검출 시스템은 이전 시점에서 최근 시점까지의 기간동안의 벨트 미끄러짐에 의한 진동 성분의 누적 (accumulation) 값에 기초하여 매크로 슬립의 발생을 판단하도록 구성된다. 이러한 제어의 일례를 다음에서 설명한다.

도 7 에서 도시된 바와 같이, 이러한 제어에서, 각각 도 5 의 단계 (S21) 와 단계 (S22) 에서와 같은 방법으로 단계 (S31) 에서 입력 샤프트 회전 속도 (Nin) 를 읽고 단계 (S32) 에서 진동 성분 (Nin-vib) 이 결정된다. 계속하여, 진동 성분 (Nin-vib) 의 누적을 수행하는 것이 가능한지 여부가 단계 (S33) 에서 판 단된다. 특히, 단계 (S33) 에서 진동 성분의 시간 윈도우 누적 (time-window accumulation) 의 수행을 위해 필요한 i 개의 데이터 세트가 얻어졌는지 여부를 판단한다.

단계 (S33) 에서 부정적 판단이 내려지면, 제어는 리턴되고, 필요한 수의 데이터 세트가 얻어지기를 기다린다. 역으로, 단계 (S33) 에서 긍정적 판단이 내려지면, 현재 시간 (N 시점) 과 현재 시간에서 소정 시간 이전인 이전 시점 (N-1 시점) 사이의 기간 동안 얻어진 진동 성분의 시간 윈도우 누적 값 (S-vib(N)) 을 계산하기 위해 단계 (S34) 가 수행된다. 여기서, 누적될 데이터 세트의 수 또는 데이터가 누적될 기간은 차량의 동작 상태에 따라 변할 수 있다.

도 8 은 벨트 (15) 의 미끄러짐에 의해 발생된 진동 성분 (Nin-vib) 의 시간 윈도우 누적 값의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 매크로 슬립이 발생하지 않는 때에, 누적된 대역 통과 값 (S-vib(N)) 은 상대적으로 작은 범위 내에 유지된다. 반면, 매크로 슬립이 발생하면, 누적된 대역 통과 값 (S-vib(N)) 은 급격히 증가한다. 이러한 관점에서, 매크로 슬립의 발생을 판단하기 위한 기준 또는 쓰레쉬홀드 (threshold) 로 사용되는 기준값 (Sa) 은 미리 정해지고, 단계 (S35)에서 단계 (S34) 에서 얻어진 누적 대역 통과 값 (S-vib(N)) 이 기준값 (Sa) 와 같거나 큰지 여부를 판단한다. 한편, 기준값 (Sa) 는, 매크로 슬립의 오판을 막고 매크로 슬립 발생 판단의 지연을 피하기 위해, 상수이기 보다 차량의 동작 상태에 따라 변할 수 있다.

만약, 누적된 대역 통과 값 (S-vib(N)) 이 기준값 (Sa) 과 같거나 크고 단계 (S35) 긍정적 판단이 내려지면, 단계 (S36) 에서 매크로 슬립 판단이 내려지고 단계 (S37) 에서 대응 제어가 수행된다. 단계 (S36 및 S37) 의 동작은 도 5 의 단계 (S24) 및 단계 (S25) 의 동작, 또는 도 1 의 단계 (S8) 및 단계 (S9) 의 동작과 각각 동일하거나 동등하다.

반면, 누적된 대역 통과 값 (S-vib(N)) 이 기준값 (Sa) 보다 작고 단계 (S35) 에서 부정적인 판단이 내려지면, 이는, 도 8 에서 알 수 있듯이, 매크로 슬립이 발생하고 있지 않음을 나타낸다. 따라서, 이 경우, 단계 (S38) 에서 비 매크로 슬립 판단이 내려진다. 그 결과, 단계 (S37) 에서 정상 제어가 수행된다. 단계 (S38) 및 단계 (S39) 의 동작은 도 5 의 단계 (S26) 및 단계 (S27) 의 동작과 각각 동일하거나 동등하다.

도 7 과 8 을 참조하여 위에서 설명한대로 제어를 수행하기 위해, 본 실시형태의 미끄러짐 검출 시스템은 즉시 그리고 정확하게 벨트 (15) 의 매크로 슬립을 판단하기 위한 센서로서 입력 회전 속도 센서 (20) 만을 사용하며 이 목적의 다른 센서(들)를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 미끄러짐 검출 시스템은 매크로 슬립의 검출에 대해 요구되는 제어를 수행할 수 있으므로, 벨트 (15) 의 과도한 미끄러짐으로 초래되는 CVT (1) 의 손상을 방지할 수 있다.

상기한대로, 벨트 (15) 의 미끄러짐은 입력 및 출력 회전 속도의 변화를 유발한다. 그렇게 회전 속도가 변화되면, 입력 샤프트 회전 속도와 출력 샤프트 회전 속도의 비로 얻어지는 실제 기어 비는 벨트 (15) 의 미끄러짐 발생 직전에 정해진 기어 비 (즉, 목표 기어 비) 에서 벗어나, 실제 기어 비와 목표 기어 비간의 차이를 초래한다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 매크로 슬립의 발생은 상기 실제 기어 비와 목표 기어 비간의 차이에 기초하여 판단된다.

도 9 는 상기의 방법으로 매크로 슬립을 판단하기 위한 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 제어에서, 기어 비가 변화되고 있는지, 즉 CVT (1) 가 변속 동작 (shifting action) 중에 있는지 여부가 단계 (S41) 에서 우선 판단된다. 목표 기어 비는 일반적으로, 예를 들면, 출력 요구 (즉, 가속 동작 량) 및 차량 속도 또는 엔진 속도에 기초하여 정해진다. 그러나 CVT (1) 가 변속 동작 중에 있을 때, 목표 기어 비 또는 목표 기어 비에 해당하는 목표 입력 회전 속도는 최종 설정 값에 대하여 1차 래그 (lag) 를 가지는 값으로 정해질 수 있다. 따라서, 변화하는 목표 기어 비는 벨트 (15) 의 미끄러짐의 발생 또는 그 가능성을 판단하기 위한 기초로 사용될 수 없다. 따라서, 단계 (S41)에서, CVT (1) 가 변속 동작 중에 있는지 여부가 판단되고, 단계 (S41) 에서 긍정적 판단이 내려지면, 제어는 어떤 특별한 제어도 수행하지 않고 리턴된다.

CVT (1) 이 변속 동작 중에 있지 않고 단계 (S41) 에서 부정적인 판단이 내려지면, 실제 기어 비 (

) 가 단계 (S42) 에서, 모두 실제 측정으로 얻어진 입력 회전 속도 (Nin) 와 출력 회전 속도 (Nout) 간의 비로 계산된다. 그 후에, 단계 (S43) 에서 목표 기어 비 (

tag) 가 목표 입력 회전 속도 (Nint) 와 실제 측정으로 얻어진 출력 회전 속도 (Nout) 간의 비로 계산된다. 그리고, 단계 (S44) 에서, 실제 기어 비 (

) 와 목표 기어 비 (

tag) 의 차이의 절대 값이, 미리 정해 진 기준값 (△

a) 보다 큰지 여부가 판단된다.

도 10 은 실제 기어 비 (

) 와 목표 기어 비 (

tag) 의 차이가 변화하는 상황의 일례를 나타내는 그래프이다. 상기한 대로, CVT (1) 가 동작되고 있는 동안 입력 회전 속도는 다양한 요인에 의해 변하므로, 도 10 에서 도시된 바와 같이, 실제 와 목표 기어 비의 차이는 0을 기준으로 음과 양의 방향으로 계속해서 미세하게 변화한다. 매크로 슬립이 일어나고 있지 않을 때, 기어 비 차이는 작은 범위 내에서 유지된다. 그러나, 매크로 슬립이 일어나는 때에, 입력 회전 속도는 목표 값으로부터 크게 벗어나기 시작하며, 기어 비 차이의 증가를 초래한다. 따라서, 기어 비 차이가 매크로 슬립의 판단을 위해 정해진 쓰레쉬홀드 값보다 작은지 큰지 여부를 판단함으로써 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성을 판단할 수 있다.

특히, 도 9 에 도시된 예에서, 단계 (S45) 에서 기어 비 차이가 기준값 (△

a) 을 초과한 회수를 계수한다. 그리고, 단계 (S46) 에서, 단계 (S44) 의 조건 (|

-

tag|>△

a) 이 만족된 상기 회수가 소정의 기간 내에 소정의 회수에 도달했는지 여부를 판단한다. 노이즈와 같은 교란 (disturbance) 에 의한 오판을 막기 위해 이러한 판단이 이루어진다.

단계 (S46) 에서 긍정적 판단이 내려지면, 단계 (S47) 에서 벨트 (15) 의 미끄러짐, 또는 매크로 슬립의 발생이나 그 가능성이 판단된다. 이 경우, 상기 각각의 제어 예에서와 같이, 미끄러짐 검출 시스템은 검출된 매크로 슬립에 반응하 여, 벨트 고정력을 증가시키거나 엔진 토크를 감소시키는 것과 같은 대응 제어를 수행한다. 역으로, 단계 (S46) 에서 부정적인 판단이 내려지면, 제어는 리턴된다.

반면, 기어 비 차이가 기준 값 (△

a) 과 같거나 작고 단계 (S44) 에서 부정적인 판단이 내려지면, 단계 (S48) 에서 이 상태가 소정의 기간동안 계속되었는지 판단한다. 단계 (S48) 에서 부정적 판단이 내려지면, 제어는 리턴되어 시간이 지나기를 기다린다. 반면, 단계 (S48) 에서 긍정적인 판단이 내려진 때에, 이는 실제 기어 비 (

) 가 목표 기어 비 (

tag) 와 크게 다르지 않고 이 상태가 소정의 기간동안 계속되었음을 나타낸다. 이 경우, 단계 (S49) 에서 미끄러짐 판단은 취소된다.

도 9 에서 도시한대로 제어를 수행하기 위해, 본 실시형태의 미끄러짐 검출 시스템은 즉시 그리고 정확하게 벨트 (15) 의 매크로 슬립을 판단하기 위한 센서로서 입력 회전 속도 센서 (20) 만을 사용하며 이 목적의 다른 센서(들)를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 미끄러짐 검출 시스템은 검출된 매크로 슬립에 대해 요구되는 대응 제어를 수행하므로, 벨트 (15) 의 과도한 미끄러짐으로 초래되는 CVT (1) 의 손상을 방지할 수 있다.

도 9 에서 도시된 제어에서, 상기와 같이 미끄러짐의 발생 또는 그 가능성을 판단하기 위해 기어 비 차이가 기준 값 (△

a) 를 초과하는 회수가 계수된다. 대신, 미끄러짐의 발생 또는 그 가능성을 판단하기 위해, 소정의 기간동안 또는 소 정 숫자의 샘플링 포인트에서 누적된 기어 비 차이들의 합이 사용될 수 있다. 특히, 상기와 같이 누적된 기어 비 차이들의 합이 소정의 기준 값 (sum

) 을 초과하는 회수가 계수된다. 소정의 기간 내에 회수가 소정의 회수에 도달하면, 미끄러짐이 발생하고 있음이 판단된다. 도 11 은 이런 방법으로 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성을 판단하기 위한 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 11 에 도시된 흐름도의 각각의 단계에서의 동작은, 도 9 의 단계 (S44) 가 도 11 의 단계 (S44A) 로 대체된 것을 제외하고는, 도 9 에 도시된 흐름도의 것과 동일하다. 한편, 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성의 판단에 있어서 오판이나 지연을 방지하기 위해, 기준 값 (sum

) 은, 상수이기 보다 차량의 동작 상태에 따라 변할 수 있다.

도 12 는 도 10 에 도시된 소정의 샘플링 포인트 수 (예를 들어, 10) 에 대해 더해진 기어 비 차이들의 합의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 12 에서 알 수 있듯이, 매크로 슬립이 일어나지 않는 때는, 기어 비 차이들의 합이 상대적으로 작은 값으로 유지된다. 반면, 매크로 슬립이 일어나면, 합은 급격히 증가한다. 따라서, 합이 소정의 쓰레쉬홀드 값을 초과하는 때에, 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성을 판단할 수 있다. 다른 방법으로는, 단순히 합을 쓰레쉬홀드 값과 비교하기 보다, 합이 기준 값 (sum

) 을 초과하는 회수에 기초하여 매크로 슬립을 판단할 수도 있으며, 그에 따라 어떤 유형의 교란에 의한 오판을 방지하거나 피할 수 있다.

도 11 을 참조하여 설명한대로 제어를 수행하기 위해, 본 실시형태의 미끄럼 검출 시스템은, 벨트 (15) 의 매크로 슬립을 즉시 그리고 정확하게 판단하기 위한 센서로서 입력 회전 속도 센서 (20) 만을 사용하며, 이 목적을 위한 다른 센서(들)를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 미끄러짐 검출 시스템은 검출된 매크로 슬립에 대해 요구되는 대응 제어를 수행할 수 있으므로, 벨트 (15) 의 과도한 미끄러짐으로 초래되는 CVT (1) 의 손상을 방지할 수 있다.

기어 비 차이 또는 기어 비 차이의 합의 변화를 나타내는 도 10 또는 12에서 알 수 있듯이, 벨트 (15) 가 미끄러지기 시작하면 (즉, 매크로 슬립이 나타나면), 이 값들은 계속해서 점진적으로 증가하고, 예를 들어, CVT (1) 가 파괴되거나 동작을 멈출 때까지, 또는 벨트 고정력이 극히 증가하거나, 엔진 토크가 극히 감소할 때까지 큰 값으로 유지된다. 따라서, 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성은, 기어 비 차이의 합이 기준 값 (sum

) 을 초과하는 회수를 계수하는 대신에 합이 기준 값 (sum

) 보다 크게 유지되는 계속 시간에 기초하여 판단될 수 있다.

도 13 은 이러한 방법으로 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성을 판단하기 위한 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 13 에 도시된 흐름도의 각 단계의 동작은, 도 11 의 흐름도의 단계 (S45 및 S46) 이 도 13 의 흐름도의 단계 (S45A) 로 대체된 것을 제외하고는, 도 11 에 도시된 흐름도의 그것과 동일하다. 단계 (S45A) 에서, 단계 (S44A) 에서 판단된 조건이 소정의 기간동안 계속적으로 만족되었는지 여부를 판단한다.

상기한대로 제어를 수행하기 위해, 본 실시형태의 미끄러짐 검출 시스템은, 도 11 의 제어의 경우와 같이, 벨트 (15) 의 매크로 슬립을 즉시 그리고 정확하게 측정하기 위한 센서로서 입력 회전 속도 센서 (20) 만을 사용하며, 이 목적을 위한 다른 센서(들)를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 미끄러짐 검출 시스템은 검출된 매크로 슬립에 대하여 요구되는 대응 제어를 수행하므로, 벨트 (15) 의 과도한 미끄러짐으로 초래되는 CVT (1) 의 손상을 방지할 수 있다.

도 9, 11 및 13 에 도시된 제어 루틴에서는 벨트 미끄러짐 (매크로 슬립) 의 판단이 CVT (1) 의 변속 동작 동안에는 수행되지 않는 반면, 미끄러짐 검출 시스템은 CVT (1) 가 변속 동작 중에 있을 때도 벨트 미끄러짐의 판단을 수행하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이 경우, 목표 입력 회전 속도는 큰 값으로 정해지고 실제 기어 비와 목표 기어 비 의 차이는 커지며, 이는 벨트 미끄러짐 판단의 정확도의 악화를 초래할 수 있다. 그러므로, CVT (1) 의 변속 동작 동안의 기어 비 차이를 이용하여 벨트 미끄러짐의 판단을 수행할 때, 목표 입력 회전 속도에 평활화 연산 (smoothing operation) 을 수행하고, 평활화 된 목표 입력 회전 속도에 기초하여 결정된 목표 기어 비를 사용하여 기어 비 차이를 계산하는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 매크로 슬립의 발생 또는 그 가능성에 대한 오판을 억제하거나 피할 수 있다.

본 발명의 설명된 실시형태의 미끄러짐 검출 시스템은 벨트 타입 CVT에 적용되는 한편, 환형 타입 (견인 타입) 연속 가변 트랜스미션에서의 사용에도 적용될 수 있다. 또한, 입력 회전 속도는 입력 샤프트의 회전 속도에 한정되지 않는다. 특히, 입력 회전 속도는, 동력원으로부터 토크를 받아 회전하도록 구성된 연속 가변 트랜스미션의 어느 부분의 회전 속도나 그 부분과 함께 유닛으로 제공되는 어느 부분의 회전 속도로도 정의될 수 있다. 같은 방식으로, 출력 회전 속도는 출력 샤프트의 회전 속도에 한정되지 않는다. 특히, 출력 회전 속도는, 입력 측 부분으로부터 토크를 전달받아 회전하도록 구성된 연속 가변 트랜스미션의 어는 부분의 회전 속도나 그 부분과 함께 유닛으로 제공되는 어느 부분의 회전속도로도 정의될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 미끄러짐 검출 시스템은 복수의 상기 미끄러짐 판단 제어를 조합하여 수행하도록 구성될 수 있다.

Claims

입력부의 입력 회전 속도와 출력부의 출력 회전 속도간의 비를 연속적으로 변화시킬 수 있는 연속 가변 트랜스미션 용 미끄러짐 검출 시스템에 있어서,

복수의 상기 입력 회전 속도 측정값 및 복수의 상기 출력 회전 속도 측정값에 기초하여 상기 입력 회전 속도 및 상기 출력 회전 속도와 관련된 상관계수를 계산하는 상관계수 계산 수단; 및

상기 상관계수 계산 수단에 의해 계산된 상관계수에 기초하여 상기 연속 가변 트랜스미션에서의 토크 전달부의 미끄러짐을 판단하는 미끄러짐 판단 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템
제 1 항에 있어서,

상기 연속 가변 트랜스미션은 상기 입력부, 상기 출력부, 및 상기 입력부와 상기 출력부간에 토크를 전달하는 토크 전달부를 포함하며,

상기 미끄러짐 판단 수단은 상기 연속 가변 트랜스미션에서의 토크 전달부의 미끄러짐을 판단하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 미끄러짐 판단 수단은 상기 상관계수 계산 수단에 의해 계산된 상관계수가 소정의 기준값보다 작을 때에 상기 연속 가변 트랜스미션에서의 미끄러짐을 판단하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 미끄러짐 판단 수단은 상기 연속 가변 트랜스미션이 설치된 차량의 동작 상태에 기초하여 상기 기준값을 정하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 미끄러짐 판단 수단에 의해 정해진 기준값은 가속기 동작량의 변화율 및 차량 속도 변화율 중 적어도 하나가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템.
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제 1 항에 있어서,

상기 상관계수 계산 수단은 상기 차량이 운행중이고 상기 연속 가변 트랜스미션의 기어 비가 실질적으로 일정할 때 상기 상관계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 상관계수 계산 수단은, 상기 연속 가변 트랜스미션이 설치된 차량의 동작 상태에 기초하여, 상기 상관계수의 계산에 이용되는 상기 입력 회전 속도 및 상기 출력 회전 속도 각각의 세트수를 정하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 상관계수 계산 수단에 의해 정해진 세트수는 차량 속도, 상기 차량 속도의 변화율, 가속기 동작량의 변화율 및 상기 기어비 중 적어도 하나가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 시스템.
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입력부의 입력 회전 속도와 출력부의 출력 회전 속도간의 비를 연속적으로 변화시킬 수 있는 연속 가변 트랜스미션에서의 미끄러짐 검출 방법에 있어서,

복수의 상기 입력 회전 속도 측정값 및 복수의 상기 출력 회전 속도 측정값에 기초하여, 상기 입력 회전 속도 및 상기 출력 회전 속도에 관련된 상관계수를 계산하는 단계; 및

상기 상관계수에 기초하여 상기 연속 가변 트랜스미션에서의 토크 전달부의 미끄러짐을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 연속 가변 트랜스미션은 상기 입력부, 상기 출력부, 및 상기 입력부와 상기 출력부간에 토크를 전달하는 토크 전달부를 포함하며,

상기 판단하는 단계는 상기 연속 가변 트랜스미션에서의 토크 전달부의 미끄러짐을 판단하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 상관계수가 소정의 기준값보다 작은 때에 미끄러짐이 판단되는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 기준값은 상기 연속 가변 트랜스미션이 설치된 차량의 동작 상태에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 기준값은 가속기 동작량의 변화율 및 차량 속도 변화율 중 적어도 하나가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
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제 24 항에 있어서,

상기 상관계수는 상기 차량이 운행중이고 상기 연속 가변 트랜스미션의 기어비가 실질적으로 일정할 때 계산되는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 상관계수를 계산하기 위해 이용되는 상기 입력 회전 속도 및 상기 출력 회전 속도 각각의 세트수가, 상기 연속 가변 트랜스미션이 설치된 차량의 동작 상태에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
제 31 항에 있어서,

상기 세트수는 차량 속도, 상기 차량 속도의 변화율, 가속기 동작량의 변화율 및 상기 기어 비 중 적어도 어느 하나가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션용 미끄러짐 검출 방법.
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