KR100693257B1 - 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치 - Google Patents

벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 관한 것으로, 변속 성능을 확보하면서 변속비의 급변에 수반하는 벨트 슬립을 효과적으로 방지할 수 있도록 한다.
프라이머리 풀리(21)와, 세컨더리 풀리(22)와, 상기 양쪽 풀리에 권취된 무단부 벨트(23)를 구비하는 동시에, 변속비를 제어하는 변속비 제어 수단(31)과, 상기 변속비의 단위 시간당의 변화량을 변속 속도로서 검출하는 변속 속도 검출 수단(38)과, 상기 변속 속도가 미리 설정된 소정치 이상이 되었을 때에, 변속비 제어 수단(31)에 의한 변속비 제어의 진행을 억제함으로써, 상기 변속 속도를 억제하는 변속 속도 억제 수단(40)을 구비하고, 변속 속도 억제 수단(40)은 상기 변속 속도에 따라서 상기 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량을 설정함으로써, 상기 변속 속도를 억제한다.
프라이머리 풀리, 세컨더리 풀리, 변속비 제어 수단, 변속 속도 검출 수단, 변속 속도 억제 수단

Description

벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치 {SHIFT CONTROL DEVICE FOR BELT TYPE CONTINOUS VARIABLE TRANSMISSION}
도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치를 구비한 차량의 동력 전달계 및 제어계를 설명하기 위한 모식적 구성도.
도2는 본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 있어서의 변속비 제어의 기능을 설명하기 위한 기능 블록도.
도3은 본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 관한 변속비 제어의 제어맵을 나타내는 도면.
도4는 본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 의한 제어 내용을 설명하기 위한 제어 흐름도.
도5는 본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 의한 제어 내용을 설명하기 위한 제어 흐름도.
도6은 본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 의한 제어의 효과를 나타내는 그래프이며, (a)는 변속 제어용 솔레노이드로 출력되는 실변속 듀티 D의 변동을 나타내는 그래프, (b)는 프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리와의 변속비의 변동을 나타내는 그래프, (c)는 그 변속 속도의 변동을 나타내는 그래프.
도7은 본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 있어서의 변속 기준 듀티 산출부의 구성을 도시하는 기능 블록도.
도8은 본 발명의 변형예로서의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치의 기능 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진
1a : 출력축
2 : 무단 변속기
3, 3 : 전륜
4 : 토크 컨버터
5 : 정회전 반전 절환 기구
6 : 벨트식 무단 변속 기구
7 : 감속 기구
8 : 차동 기구(전방 차동)
21 : 프라이머리 풀리
21a, 21b : 프라이머리 풀리의 시브
21c : 프라이머리 풀리의 유압 피스톤
22 : 세컨더리 풀리
22a, 22b : 세컨더리 풀리의 시브
22c : 세컨더리 풀리의 유압 피스톤
23 : 벨트
24 : 프라이머리 샤프트
30 : ECU(전자 제어 컨트롤 유닛)
31 : 변속비 제어부(변속비 제어 수단, 피드백 제어 수단)
32 : 라인압 제어부
33 : 목표 프라이머리 회전 설정부
34 : 감산기
35 : PID 제어부
36 : 변속 기준 듀티 산출부
37 : 가산기
38 : 변속 속도 연산부(변속 속도 검출 수단)
39 : 변속 속도 억제 판정부
40 : 변속 속도 억제부(변속 속도 억제 수단)
41 : 오일 탱크
42 : 오일 펌프
43 : 조압 밸브(라인압 조정 밸브)
43A : 라인압 제어용 솔레노이드
44 : 유량 제어 밸브(변속비 조정 밸브)
44A : 변속 제어용 솔레노이드
51 : 프라이머리 회전 센서
52 : 세컨더리 회전 센서
53 : 라인압 센서
54 : 프라이머리압 센서
55 : 드로틀 개방도 센서
60 : 비례 보정량 산출부
61 : 적분 보정량 산출부
62 : 미분 보정량 산출부
63 : 가산기
70 : 상하한 설정부
71 : 변환기
72 내지 75 : 가산기
76 : 유온 보정부
77 : 학습치 보정부
78 : 회전 보정부
79 : 외란 보정부
본 발명은 급변속에 의한 벨트 슬립을 방지한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 관한 것이다.
최근, 무단 변속기가 변속비를 연속적으로 제어함으로써 변속 쇼크를 회피할 수 있는 점이나 우수한 연료 소비 효율을 실현할 수 있는 점에 주목되고 있고, 특히 무단 변속기를 구비한 차량의 개발이 왕성하게 행해지고 있다. 현재 실용화되고 있는 무단 변속기로서는, 벨트식 무단 변속기와 트로이달형 무단 변속기가 있고, 일반적으로 비교적 출력이 작은 엔진에는 벨트식 무단 변속기가 이용되고, 대출력 엔진에는 트로이달형 무단 변속기가 이용되고 있다.
벨트식 무단 변속은, 엔진의 출력축에 연결되는 프라이머리 풀리와 구동륜에 연결되는 세컨더리 풀리와 양쪽 풀리에 권취되는 벨트로 구성되고, 엔진으로 발생한 동력은 벨트를 통해 프라이머리 풀리로부터 세컨더리 풀리로 전달되어 구동륜에 전달되도록 되어 있다. 이 때, 통상은 세컨더리 풀리에는 전달 토크 등의 기본 특성에 맞춰 설정된 유압(세컨더리압)을 작용시켜 벨트로의 클램프력을 부여하고 있고, 프라이머리 풀리측에 작용시키는 유압(프라이머리압)을 조정함으로써 변속비(프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리와의 각 유효 반경비)를 제어하여 변속을 행한다.
일반적으로, 이러한 변속 제어에서는 차속이나 드로틀 개방도를 기초로 하여, 프라이머리 풀리의 목표 회전 속도를 설정하여 프라이머리 풀리의 실회전 속도가 이 목표 회전 속도가 되도록 프라이머리압을 제어하도록 되어 있다. 즉, 프라이머리압의 제어량은 프라이머리 풀리의 실회전 속도와 목표 회전 속도와의 편차에 의해 결정되고, 실회전 속도와 목표 회전 속도와의 편차가 커지면, 프라이머리압의 제어량이 커져 변속 속도 변속비의 변화 속도도 빠르게 된다.
따라서, 액셀 오프로 타성 운전하고 있을 때에 갑자기 액셀 페달을 답입하 면, 목표 회전 속도가 드로틀 개방도에 따른 높은 값으로 설정되기 때문에, 실회전 속도와 목표 회전 속도와의 편차가 급격히 커져 변속 속도는 매우 빨라진다. 이 때, 변속 속도가 빠른 쪽이 힘찬 가속이 가능해지고, 변속 성능상 바람직하지만 변속 속도가 너무나도 지나치게 빠르면, 변속비의 급변에 의해 벨트가 슬립을 일으켜 버려, 최악의 경우에는 풀리와 벨트가 손상될 우려가 있다.
이러한 벨트의 슬립을 방지하기 위해, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 있어서, 변속 속도가 미리 설정된 소정치 이상이 되었을 때에 변속비 제어의 진행을 억제함으로써, 변속 속도를 억제하는 변속 속도 억제 수단을 구비한 구성이 기재되어 있다.
구체적으로는, 프라이머리압의 크기를 피드백 제어에 의해 보정하면서 제어를 행하는 변속 제어 장치에 있어서, 변속 속도가 벨트 슬립의 발생하지 않는 상한 변속 속도에 가까운 임계치 V0을 넘었을 때에, 피드백 보정량 중 프라이머리 풀리가 기계적인 읍답 지연 등에 의해, 프라이머리압의 변화에 대해 실회전 속도의 상승에 타임 러그가 생긴 경우의 유압 제어의 보정량(예를 들어, 적분 보정량이나 비례 보정량이나 미분 보정량)을 제로로 리셋한다. 이러한 구성에 의해, 변속 속도가 임계치 V0 이하일 때에는 피드백 제어의 보정에 의해 변속 성능을 향상시킬 수 있고, 변속 속도가 임계치 VO을 넘었을 때에는 피드백 제어의 보정량을 감소시켜 변속 속도의 상승을 억제할 수 있게 되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-304389호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술로서는 변속 속도를 억제할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 읍답 지연 등에 의해 프라이머리 풀리의 실회전 속도가 목표 회전 속도보다도 약간 낮은 상태에 있어서 급격히 목표 회전 속도가 증대된 경우에는, 피드백 보정량을 감소시킴으로써 유압 제어량도 감소시킬 수 있어 변속 속도의 상승을 억제할 수 있지만, 반대로 프라이머리 풀리의 실회전 속도가 목표 회전 속도보다도 약간 높은 상태에 있어서 급격히 목표 회전 속도가 증대된 경우에는 피드백 보정량이 마이너스의 값으로 부여되는 경우가 있기 때문에, 피드백 보정량을 감소시켰다고 해도 변속 속도의 상승을 억제하는 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다.
본 발명은, 상술한 과제에 비추어 창안된 것으로, 변속 성능을 확보하면서 변속비의 급변에 수반하는 벨트 슬립을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목표를 달성하기 위해, 본 발명의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치(청구항 1)는 프라이머리 풀리와, 세컨더리 풀리와, 상기 양쪽 풀리에 권취된 무단부 벨트를 구비하는 동시에, 상기 프라이머리 풀리와 상기 세컨더리 풀리와의 변속비를 제어하는 변속비 제어 수단과, 상기 변속비의 단위 시간당의 변화량을 변속 속도로서 검출하는 변속 속도 검출 수단과, 상기 변속 속도 검출 수단에 의해 검출된 상기 변속 속도가 벨트 슬립이 발생되지 않는 상한 변속 속도에 대응하는 값 이상이 되었을 때에, 상기 변속비 제어 수단에 의한 변속비 제어의 진행을 억제함으로써, 상기 변속 속도를 억제하는 변속 속도 억제 수단을 구비하고, 상기 변속 속도 억제 수단은 상기 변속 속도에 따라서 상기 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량을 설정함으로써, 상기 변속 속도를 억제하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 변속 속도 억제 수단은 상기 벨트 슬립이 발생되지 않는 상한 변속 속도에 대응하는 값 이상의 범위에 있어서, 상기 억제량을 상기 변속 속도의 함수로 설정하는 것이 바람직하고(청구항 2), 또는 상기 변속 속도에 따라서 상기 억제량을 단계적으로 설정하는 것이 바람직하고(청구항 3), 또한 상기 변속 속도가 클수록 상기 억제량을 크게 설정하는 것이 바람직하다(청구항 4).
또한, 상기 변속비 제어 수단은 상기 프라이머리 풀리의 회전 속도 상당치가 운전 상태에 따른 목표치가 되도록 상기 목표치와 상기 회전 속도 상당치와의 편차를 기초로 하여, 상기 프라이머리 풀리의 유압 제어계를 피드백 제어하는 피드백 제어 수단으로서 구성되고, 상기 변속 속도 억제 수단은 상기 변속 속도에 따라서 상기 피드백 제어 수단으로 이용되는 피드백 보정량이 감소되도록 상기 억제량을 변화시키는 것이 바람직하다(청구항 5).
또한, 변속 기준치(즉, 프라이머리 풀리의 목표치로서의 듀티 제어량)가 초기 상태(변속기가 처음으로 사용되고 나서 얼마 안된 상태 등)에 있어서 저듀티측으로 어긋나 있는 변속기에서는, 변속 기준치의 학습이 수렴되기까지의 사이에 있어서, 상기 변속 속도 억제 수단의 제어가 실시되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 프라이머리 풀리의 상기 목표치로서의 듀티 제어량과 실제의 프라이머리압에 대응하는 듀티 제어량과의 차분을 학습하여 보정하는 학습치 보정 수단을 구비하 고, 상기 프라이머리 풀리의 상기 목표치로서의 듀티 제어량이 실제의 프라이머리압에 대응하는 듀티 제어량보다도 작게 설정되는(저듀티 경향을 갖도록 설정되는) 것이 바람직하다.
이하, 도면에 의해 본 발명의 일실시 형태에 대해 설명한다.
도1 내지 도8은 본 발명의 일실시 형태로서의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치를 도시하는 것으로, 도1은 본 장치를 구비한 차량의 동력 전달계 및 제어계를 설명하기 위한 모식적 구성도, 도2는 본 장치에 있어서의 변속비 제어의 기능을 설명하기 위한 기능 블록도, 도3은 본 장치에 관한 변속비 제어의 제어맵을 나타내는 도면, 도4, 도5는 본 장치에 의한 제어 내용을 설명하기 위한 제어 흐름도, 도6은 본 장치에 의한 제어의 효과를 나타내는 그래프이며, (a)는 변속 제어용 솔레노이드로 출력되는 실변속 듀티 D의 변동을 나타내는 그래프, (b)는 프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리와의 변속비의 변동을 나타내는 그래프, (c)는 그 변속 속도의 변동을 나타내는 그래프, 도7은 본 장치에 있어서의 변속 기준 듀티 산출부에 있어서의 구성을 도시하는 기능 블록도, 도8은 본 발명의 변형예로서의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치의 기능 블록도이다.
우선, 본 실시 형태에 관한 차량의 동력 전달 기구에 대해 설명하면, 도1에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 차량은 전륜 구동형 차량이며, 엔진(1)으로부터 출력된 회전은 무단 변속기(2)에 의해 변속되어 전륜(3, 3)에 전달되도록 되어 있다.
무단 변속기(2)는 토크 컨버터(Torque converter)(4), 정회전 반전 절환 기구(5), 벨트식 무단 변속 기구(6), 감속 기구(7) 및 차동 기구(전방 차동)(8)로 구성되어 있다. 토크 컨버터(4)는 엔진(1)의 출력축(1a)에 연결되고, 엔진(1)의 회전은 토크 컨버터(4)를 통해 정회전 반전 절환 기구(5)에 전달되고, 또한 정회전 반전 절환 기구(5)를 통해 벨트식 무단 변속 기구(6)에 전달되도록 되어 있다. 그리고, 벨트식 무단 변속 기구(6)에 있어서 적절하게 변속된 후, 감속 기구(7)를 통해 차동 기구(8)에 전달되고, 좌우의 전륜(3, 3)으로 분배되도록 되어 있다. 또, 토크 컨버터(4), 정회전 반전 절환 기구(5), 감속 기구(7) 및 차동 기구(8)는 일반적인 구성이기 때문에, 여기서는 그 상세한 설명은 생략한다.
벨트식 무단 변속 기구(6)는 프라이머리 풀리(21)와 세컨더리 풀리(22)와 벨트(23)로 구성되고, 정회전 반전 절환 기구(5)로부터 프라이머리 샤프트(24)에 입력된 회전은 프라이머리 샤프트(24)와 동축 일체의 프라이머리 풀리(21)로부터 벨트(23)를 통해 세컨더리 풀리(22)로 입력되도록 되어 있다. 프라이머리 풀리(21), 세컨더리 풀리(22)는 각각 일체로 회전하는 2개의 시브(sheave)(21a, 21b, 22a, 22b) 로 구성되어 있다. 각각 한 쪽의 시브(21a, 22a)는 축 방향으로 고정된 고정 시브가며, 다른 쪽의 시브(21b, 22b)는 유압 피스톤(21c, 22c)에 의해 축 방향으로 가동하는 가동 시브로 되어 있다.
상기의 유압 피스톤(21c, 22c)에는 오일 탱크(41) 내의 작동유를 오일 펌프(42)로 가압하여 얻어지는 제어 유압이 공급되도록 되어 있다. 구체적으로는, 세컨더리 풀리(22)의 유압 피스톤(22c)에는 조압 밸브(라인압 조정 밸브)(43)에 의해 조압된 라인압 PL이 가해지고, 프라이머리 풀리(21)의 유압 피스톤(21C)에는 조압 밸브(43)에 의해 조압된 상에서 유량 제어 밸브(변속비 조정 밸브)(44)에 의해 유량 조정된 작동유가 공급되도록 되어 있다. 그리고, 세컨더리 풀리(22)에 공급된 작동유는 벨트(23)의 클램프용의 유압(세컨더리압)으로서 작용하고, 프라이머리 풀리(21)에 공급된 작동유는 변속비 조정용 유압(프라이머리압) PP로서 작용하도록 되어 있다. 또, 오일 펌프(42)는 엔진(1)의 출력축(1a)으로부터 취출된 회전에 의해 구동되어 있다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 차량의 제어계에 대해 설명하면, 상술한 동력 전달 기구는 ECU(전자 제어 컨트롤 유닛)(30)에 의해 통합 제어되도록 되어 있다.
본 실시 형태에서는, 차량의 운전 상태에 관한 각종 정보를 검출하는 검출 수단으로서, 프라이머리 풀리(21)의 회전 속도 프라이머리 회전 속도 NP를 검출하는 프라이머리 회전 센서(51), 세컨더리 풀리(22)의 회전 속도 세컨더리 회전 속도 Ns를 검출하는 세컨더리 회전 센서(52), 라인압 PL을 검출하는 라인압 센서(53), 프라이머리압 PP을 검출하는 프라이머리압 센서(54), 드로틀(13)의 드로틀 개방도 θs를 검출하는 드로틀 개방도 센서(55) 등이 정렬되어 있다. 또, 엔진 회전 속도[엔진(1)의 출력축의 회전 속도]는 프라이머리 회전 센서(51)로 검출되는 프라이머리 회전 속도 NP로부터 산출할 수 있다. 또, 차속(차량의 주행 속도)은 세컨더리 회전 센서(52)로 검출되는 세컨더리 회전 속도 Ns)로부터 산출할 수 있다.
ECU(30)에는 이러한 각종 센서(51 내지 55)로부터의 검출 신호가 입력되도록 되어 있고, ECU(30)에서는 이러한 검출 신호 및 선택 신호를 기초로 하여 엔진(1)과 무단 변속기(2)를 제어한다. 특히, 무단 변속기(2)의 제어에 있어서는 각 풀리(21, 22)로의 유압 공급계에 정렬된 조압 밸브(43)나 유량 제어 밸브(44)를 제어한다. 또, 조압 밸브(43)는 라인압 제어용 솔레노이드(43A)를 전기 신호에 의해 듀티 제어함으로써, 또한 유량 제어 밸브(44)는 변속 제어용 솔레노이드(44A)를 전기 신호에 의해 듀티 제어함으로써 제어된다.
구체적으로는, ECU(30)에는 상술한 유량 제어 밸브(44)의 제어(변속비 제어)를 행하는 변속비 제어부(변속비 제어 수단)(31)와, 조압 밸브(43)의 제어(라인압제어)를 행하는 라인압 제어부(32)가 설치되어 있다. 또 본 실시 형태에 있어서는, 변속비 제어부(31)가 프라이머리 풀리(21)의 유압 제어계인 유량 제어 밸브(44)를 피드백 제어하는 피드백 제어 수단으로서 구성되어 있다.
도2에 도시한 바와 같이, 변속비 제어부(31)는 목표 프라이머리 회전 설정부(33), 감산기(34), PID 제어부(35), 변속 기준 듀티 산출부(36), 가산기(37), 변속 속도 연산부(38) 및 변속 속도 억제 판정부(39) 및 변속 속도 억제부(40)로 구성되어 있다.
각 기능 요소에 대해 설명하면, 목표 프라이머리 회전 설정부(33)는 차량의 차속에 상기한 변수[여기서는, 차속에 대응하는 세컨더리 풀리(22)의 회전 속도 세컨더리 회전 속도 Ns]와 엔진(1)의 부하(여기서는, 드로틀 개방도 θs)로부터 프라 이머리 풀리(21)의 목표 회전 속도 NPO를 설정하는 수단이다. 여기서는, 도3에 도시한 제어맵 M1로부터 목표 프라이머리 회전 속도 NPO)를 결정하고 있다.
제어맵 M1 중에 있어서, 목표 프라이머리 회전 속도 NPO)는 드로틀 개방도 θs)가 클수록 높아지도록 설정되어 있고, 전체 부하 상당 상태[드로틀 개방도 θs)가 100 ％]일 때에 최대가 된다. 또한, 제어맵 M1 중에 나타낸 FL선은 변속비가 최대(즉, 풀ㆍ로우)일 때의 변속선이며, OD선은 변속비가 최소(즉, 오버ㆍ드라이브)일 때의 변속선이다. 목표 프라이머리 회전 속도 NPO는 이 FL선과 OD선으로 끼워지는 영역 내에서 설정되게 된다.
액셀 페달을 복귀하여 드로틀 개방도 θs를 완전 폐쇄 상태로 하였을 때에는, 목표 프라이머리 회전 속도 NPO는 OD선 상에서 설정된다. 그리고, 차속(즉, 세컨더리 회전 속도 Ns)의 저하와 함께 목표 프라이머리 회전 속도 NPO도 OD선에 따라서 감소 설정된다. 단, 세컨더리 회전 속도 Ns가 소정치 NS1 이하일 때에는 목표 프라이머리 회전 속도 NPO는 OD선으로부터 떨어져 소정치 NP1로 유지된다.
감산기(34)는 프라이머리 회전 센서(51)로 검출된 프라이머리 풀리(21)의 실제의 회전 속도 실프라이머리 회전 속도 NP와 목표 프라이머리 회전 속도 NPO와의 편차 ΔNP(= NPO - NP)를 산출하는 산출 수단이다. 산출한 편차 ΔNP 는 PID 제어부(35)에 출력된다.
PID 제어부(35)는 감산기(34)로 산출된 편차 ΔNP에 PID 제어에 의한 보정을 실시하는 수단이다. 구체적으로는, PID 제어부(35)는 비례 제어(P 제어)에 의한 피드백 보정량을 산출하는 비례 보정량 산출부(60), 적분 제어(I 제어)에 의한 피드백 보정량을 산출하는 적분 보정량 산출부(61), 미분 제어(D 제어)에 의한 피드백 보정량을 산출하는 미분 보정량 산출부(62), 각 피드백 보정량을 가산하는 가산기(63)를 구비하고 있다.
비례 보정량 산출부(60)에서는, 편차 ΔNP에 소정의 비례 제어 게인 KP를 곱함으로써 비례 보정량(비례 제어에 의한 피드백 보정량) DFP(= KP × ΔNP)를 산출하고 있다. 적분 보정량 산출부(61)에서는, 편차 ΔNP에 소정의 적분 제어 게인 KI를 곱한 것을 적분함으로써 적분 보정량(적분 제어에 의한 피드백 보정량) DFI[= ∫(KI × ΔNP)dt]를 산출하고 있다. 또, 미분 보정량 산출부(62)에서는 편차 ΔNP에 소정의 미분 제어 게인 KD를 곱한 것을 미분함으로써 미분 보정량(미분 제어에 의한 피드백 보정량) DFD[= d(KD × ΔNP)/dt]를 산출하고 있다. 또, 각 게인 KP, KI, KD는 프라이머리 회전 속도 NP, 세컨더리 회전 속도 NS 및 유온 등을 변수로 설정된다. 그리고, 각 보정량 산출부(60 내지 62)로 산출된 각 보정량 DFI, DFI, DFD 는 가산기(63)로 가산되고, 피드백 보정량 DF(= DFP + DFI + DFD)로서 가산기(37)에 출력된다.
가산기(37)에는 상기 피드백 보정량 DF 외에 변속 기준 듀티 산출부(36)로부터 변속 기준 듀티 DBASE가 입력되도록 되어 있다. 변속 기준 듀티 DBASE는 현재의 변속비를 보유 지지하는 데 필요한 유압(프라이머리압)을 공급하기 위한 듀티이다. 변속 기준 듀티 산출부(36)에서는, 후술한 대로 라인압 센서(53)로 검출된 라인압 PL을 미리 기억된 맵을 이용하여 듀티로 변환하고, 또한 유온, 변속비 NP/NS , 입력 토크 및 엔진 회전 속도 NE에 따른 보정을 실시함으로써 변속 기준 듀티 DBASE를 산출하고 있다. 이 가산기(37)에서는, 이 변속 기준 듀티 DBASE에 상기 피드백 키 보정량 DF가 가산되고, 변속 듀티 DD(= DBASE + DF)로서 변속 속도 억제부(40)에 출력된다.
변속 기준 듀티 산출부(36)는, 도7에 도시한 바와 같이 라인압 센서(53)로 검출된 라인압 PL을 듀티로 변환하는 변환기(71)와, 그 듀티를 보정하기 위한 유온 보정부(76), 학습치 보정부(77), 회전 보정부(78) 및 외란 보정부(79)를 구비하여 구성되어 있다. 이러한 보정부(76 내지 79)는, 각각 유온, 프라이머리압 PP, 엔진 회전 속도 NE, 입력 토크와 변속비 NP/NS를 입력하고, 각각의 변수에 따른 듀티의 보정치를 연산하도록 되어 있다. 구체적으로는, 각 변수에 대한 듀티의 보정치를 대응시킨 맵을, 실험 등을 기초로 하여 미리 작성하고, 이 맵을 이용하여 각 보정치를 산출하도록 해도 좋다. 그리고, 각 보정치는 변환기(71)로부터 출력된 듀티 에 대해 가산기(72 내지 75)에 있어서 가산되도록 되어 있다.
또, 학습치 보정부(77)는 차량의 정지 상태(단, 변속 레버가 D 범위로 조작되어 있는 상태)에 있어서, 변속 기준 듀티 산출부(36) 자신이 산출된 변속 기준 듀티 DBASE(즉, 프라이머리 풀리의 목표치로서의 듀티 제어량)와, 차량의 변속비를 풀ㆍ로우 상태(변속비 최대)로 유지하고 있는 실제의 프라이머리압에 대응하는 듀티(즉, 실제의 프라이머리압에 대응하는 듀티 제어량)와의 차분을 학습치로서 기억하고, 그 학습치에 따른 보정을 행하도록 되어 있다(또, 이 학습치에 따른 보정에 대해서도, 미리 설정된 학습치와 보정치와의 대응맵을 이용하여 행해지도록 해도 좋음).
또한, 초기 상태(변속기가 처음으로 사용되고 나서 얼마 안된 상태 등)에 있어서는, 변속 기준 듀티 산출부(36)에 있어서 산출되는 변속 기준 듀티 DBASE는 저듀티 경향을 갖도록 설정되는 동시에, 학습치 보정부(77)가 학습에 의해 변속 기준 듀티 DBASE를 가산 보정하도록 되어 있다. 즉, 실제의 프라이머리압에 대응하는 듀티와 비교하여, 변속 기준 듀티 DBASE는 약간 작은 값으로서 산출되고, 그 차분을 학습치로서 기억하여 축적하도록 되어 있다. 이에 의해, 변속기의 개체 차에 의해 생기는 변속 기준 듀티 DBASE의 산출 결과의 변동을 흡수할 수 있도록 되어 있다.
변속 속도 억제부(변속 속도 억제 수단)(40)에서는, 가산기(37)로부터 입력된 변속 듀티 DD에 소정의 계수를 곱해 실변속 듀티 D를 산출하고, 변속 제어용 솔 레노이드(44A)로 출력한다. 여기서, 변속 속도 억제부(40)는 실변속 듀티 D를 산출하기 위한 소정의 계수를, 변속 속도에 따라서(구체적으로는, 변속 듀티 억제 신호에 따라서) 설정할 수 있도록 되어 있고, 이에 대해서는 후술한다. 또, 소정의 계수라 함은, 변속비 제어부(31)에 있어서 산출된 변속 듀티 DD와 실제로 변속 제어용 솔레노이드(44A)의 제어에 이용하는 실변속 듀티 D와의 비율을 도시하는 것이고, 변속 듀티 DD에 이 소정의 계수를 곱함으로써 변속 듀티 DD를 감소시켜 실변속 듀티 D)를 산출하고 있다. 즉 여기서는, 실제로 변속 제어용 솔레노이드(44A)를 제어하기 위한 듀티의 크기를, 그것이 변속 제어용 솔레노이드(44A)로 출력되는 직전에 있어서, 일괄하여 감소시킬 수 있게 되어 있다.
그리고, 변속 제어용 솔레노이드(44A)가 변속 속도 억제부(40)로부터 입력된 변속 듀티 D에 따라서 유량 제어 밸브(44)를 구동함으로써, 프라이머리 풀리(21)의 실프라이머리 회전 속도 NP가 목표 프라이머리 회전 속도 NPO에 근접하도록, 프라이머리압이 조정된다.
다음에, 변속 속도 연산부(변속 속도 검출 수단)(38) 및 변속 속도 억제 판정부(39)에 대해 설명한다.
이러한 기능부는 변속 속도, 즉 변속비의 변화 속도가 너무나도 빠른 경우에, 변속 속도를 억제함으로써 벨트 슬립을 방지하기 위해 기능한다. 이로 인해, 우선 변속 속도 연산부(38)로서는 프라이머리 회전 센서(51)로 검출되는 프라이머리 회전 속도 NP 및 세컨더리 회전 센서(52)로 검출되는 세컨더리 회전 속도 NS에서 변속 속도를 연산하고 있다. 즉, 여기서는 프라이머리 회전 센서(51) 및 세컨더리 회전 센서(52)는 변속 속도 연산부(38)와 함께 변속 속도를 검출하는 변속 속도 검출 수단을 구성하고 있다.
또, 벨트 슬립 방지의 판단 기준에 변속 속도를 사용하는 것은 다음 이유에 의한다. 즉, 벨트 슬립은 벨트(23)의 반경 방향의 이동 속도와 관계되어 있고, 이 이동 속도가 소정 속도를 넘으면 벨트 슬립이 발생된다.
이 벨트(23)의 이동 속도는 상기의 변속 속도와 일대일로 대응하고 있다. 따라서, 변속 속도를 판단 기준으로서 이용함으로써 벨트 슬립을 정밀도 좋게 판단 할 수 있는 것이다. 이에 대해, 예를 들어 엔진 가속도를 이용한 경우에는 엔진 가속도는 벨트(23)의 반경 방향의 이동 속도와 직접 관계되지 않기 때문에, 동일한 엔진 가속도라도 차속에 따라서는 벨트(23)의 반경 방향 이동 속도는 변해 버린다. 따라서, 엔진 가속도로서는 벨트 슬립 방지의 판단 기준으로서는 부적절하다.
구체적으로는, 우선 변속 속도 연산부(38)는 소정의 계산 주기마다 프라이머리 회전 속도 NP와 세컨더리 회전 속도 NS와의 비, 즉 변속비 Ratio(= NP/NS)를 산출하고 있다. 그리고, 전회 주기로 산출한 변속비 RatioOLD와의 편차 ΔRatio(= Ratio - RatioOLD)를 산출하고, 이 편차를 계산 주기 Δt로 나눔으로써 변속 속도 Vratio(= ΔRatio/Δt)를 산출하고 있다.
변속 속도 억제 판정부(39)에서는, 변속 속도 연산부(38)로 검출된 변속 속도 Vratio에 따라서, 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량을 변화시키도록 설정 함으로써, 변속 속도 Vratio를 억제한다. 본 실시 형태에 있어서는, 변속 속도 연산부(38)로 산출된 변속 속도 Vratio가 미리 설정된 소정의 복수의 임계치 이상의 크기인지 여부가 단계적으로 판정되고, 그 판정 결과를 기초로 하여 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)에 있어서 변속 속도의 억제 제어가 실시되도록 되어 있다.
우선, 변속 속도 억제 판정부(39)는 변속 속도 Vratio가 제1 임계치(미리 설정된 소정치) RATlimit1 이상인지 여부가 판정된다. 이 제1 임계치 RATlimit1은 벨트가 슬립되는 한계의 변속 속도(변속 속도의 허용치)보다도 충분히 작은 값으로 설정되어, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는 벨트 슬립이 발생되지 않는 상한 변속 속도의 근사치로서 임계치 V0이 실험 등으로부터 구해져 설정되도록 되어 있지만, 본 실시 형태에 있어서는 복수의 임계치가 설정되어 있고, 우선 제1 임계치 RATlimit1은 상기의 임계치 V0보다도 작은 값으로 설정되어 있다.
여기서, 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 미만으로 판정된 경우에는, PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 모두 신호를 출력하지 않지만, 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 이상으로 판정되면, 변속 속도 억제 판정부(39)는 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 제1 변속 듀티 억제 신호를 출력하도록 되어 있다. 즉, 변속 속도가 제1 임계치 미만인 경우에는 벨트가 슬립될 우려가 없는 것으로서, 통상대로의 변속 제어를 실시하여 변속 속도가 제1 임계치 이상인 경우에 변속 속도를 억제하는 제어를 실시한다.
또한, 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1보다도 크고 변속 속도의 허용치보다도 작은 값으로 설정되어 있는 제2 임계치 RATlimit2 이상인지 여부가 판정된다. 변속 속도 Vratio가 제2 임계치 RATlimit2 미만으로 판정된 경우에는, 그 시점에서의 변속 속도 Vratio는 제1 임계치 RATlimit1로부터 제2 임계치 RATlimit2의 범위에 들어가는 것으로 되기 때문에, 전술의 변속 속도 Vratio와 제1 임계치 RATlimit1과의 비교 판정을 반복하여 행한다. 한편, 변속 속도 Vratio가 제2 임계치 RATlimit2 이상으로 판정된 경우에는, 변속 속도 억제 판정부(39)는 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 제2 변속 듀티 억제 신호를 출력한다. 그리고 또한, 변속 속도 Vratio가 제2 임계치 RATlimit2보다도 크게 변속 속도의 허용치보다도 작은 값으로 설정되어 있는 제3 임계치 RATlimit3 이상인지 여부를 판정한다. 이 경우, 변속 속도 Vratio가 제3 임계치 RATlimit3 미만이면, 변속 속도 Vratio와 제2 임계치 RATlimit2와의 비교 판정을 반복하여 행하고, 변속 속도 Vratio가 제3 임계치 RATlimit3 이상이면 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 제3 변속 듀티 억제 신호를 출력한다.
이와 같이, 변속 속도 억제 판정부(39)는 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 단계적으로 판정하는 동시에, 그 단계에 따른 변속 듀티 억제 신호를 출력하도록 되어 있다. 이 변속 듀티 억제 신호에 의한 변속 속도 Vratio의 억제 제어의 상세에 대해서는 후술한다.
또, 본 실시 형태에 있어서는 제1 임계치 RATlimit1, 제2 임계치 RATlimit2 및 제3 임계치 RATlimit3의 3개의 임계치에 의해 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 단계적으로 판정하고, 3 종류의 변속 듀티 억제 신호를 출력하도록 되어 있지만, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 판정하는 단계 수는 임의이다. 예를 들어, 변속 속도의 크기의 정도를 연속적으로 판정하고, 판정치에 따른 억제 제어를 실시하도록 해도 좋다.
PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 상술한 바와 같은 변속 듀티 억제 신호가 입력되면, 그 억제 신호에 따른 변속 속도의 억제 제어가 실시된다.
우선, PID 제어부(35)에 있어서는 변속 듀티 억제 신호가 입력되어 있지 않은 경우에는, 통상의 제어로서 상술한 대로 비례 보정량 산출부(60), 적분 보정량 산출부(61) 및 미분 보정량 산출부(62) 각각의 제어부에서 산출된 각 보정량을 가산하여 피드백 보정량 DF를 산출하지만, 제1 변속 듀티 신호가 입력되면 피드백 보정량 DF가 감소되도록 설정되도록 되어 있다. 이 때, 본 실시 형태에 있어서는 비례 보정량 산출부(60), 적분 보정량 산출부(61) 및 미분 보정량 산출부(62) 각각의 제어부에서 산출된 각 보정량을 가산한 값(이하, 피드백 가산치라고도 함)에 제1 보정 게인 J1(0 < J1 < 1)을 곱한 것을 피드백 보정량 DF로서 출력하도록 되어 있다. 또한, 제2 변속 듀티 신호가 입력된 경우에는 상기의 피드백 가산치에 제1 보정 게 인 J1보다 작은 값으로 설정된 제2 보정 게인 J2를 곱한 것을 피드백 보정치 DF 로서 출력하고, 제3 변속 듀티 신호가 입력된 경우에는 상기의 피드백 가산치에 제2 보정 게인 J2보다도 더 작은 값으로 설정된 제3 보정 게인 J3을 곱한 것을 피드백 키 보정치 DF로서 출력하도록 되어 있다. 이와 같이, PID 제어부(35)에 있어서는 변속 속도에 따라서 산출되는 피드백 보정량이 감소되도록 설정된다.
또한, 변속 속도 억제부(40)에서는 변속 듀티 억제 신호가 입력되어 있지 않은 경우에는, 변속 듀티 DD에 소정의 계수 K0을 곱함으로써 실변속 듀티 D를 산출하는(D = KOㆍDD) 통상의 억제 제어를 실시하지만, 제1 변속 듀티 억제 신호가 입력되면, 제1 계수 K1을 변속 듀티 DD에 곱하여 실변속 듀티 D를 산출하도록(D = K1 ㆍDD) 되어 있다. 또한, 제2 변속 듀티 억제 신호가 입력되면 제1 계수 K1보다도 작은 값으로 설정된 제2 계수 K2를 변속 듀티 DD를 곱하여 실변속 듀티 D를 산출하고(D = K2ㆍDD), 또한 제3 변속 듀티 억제 신호가 입력되면 제2 계수 K2보다도 작은 값으로 설정된 제3 계수 K3을 변속 듀티 DD에 곱하여 실변속 듀티 D를 산출하도록(D = K3 ㆍDD) 되어 있다.
이와 같이, 변속 속도 억제부(40)에 있어서도, PID 제어부(35)와 마찬가지로, 변속 속도에 따라서 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량을 설정하도록 되어 있다. 즉, 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 이상이 되면 변속 속도 Vratio 가 클수록 변속 듀티 DD에 곱하는 계수가 작아져 실변속 듀티 D가 감소되도록 되어 있다(즉, K3 < K2 < K1 < K0이 되도록 설정되어 있음).
또, 본 실시 형태에 있어서는 제1 계수 K1, 제2 계수 K2, 제3 계수 K3 각각이 고정치로 설정되어 있지만, 유량 제어 밸브(44)의 특성에 따라서 설정되는 것이 바람직하고, 또한 예를 들어 변속비 Ratio나 프라이머리 회전 속도 NP를 변수로 하는 함수로 설정되어도 좋다.
본 발명의 일실시 형태에 관한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치는 상술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 예를 들어 도4, 도5에 도시한 흐름도에 도시한 바와 같이 하여 벨트식 무단 변속기의 변속 제어가 행해진다.
도4에 도시한 흐름에 있어서, 변속비 제어부(31)는, 우선 스텝 A10에서 세컨더리 회전 속도 Ns와 드로틀 개방도 θs에 의거하여 제어맵으로부터 목표 프라이머리 회전 속도 NPO를 결정한다.
계속해서, 스텝 A20에서 프라이머리 회전 센서(51)에 의해 검출된 실제의 프라이머리 회전 속도 NP를 판독하고, 스텝 A30에서 목표 프라이머리 회전 속도 NPO와 실프라이머리 회전 속도 NP와의 편차 ΔNP(= NPO - NP)에 의거하여, 비례 적분 미분 제어에 의해 피드백 보정량 DF(= DFP + DFI + DFD)를 산출한다.
다음에, 스텝 A40에서 변속비 Ratio(= NP/NS)를 프라이머리 회전 속도 NP와 세컨더리 회전 속도 NS에 의거하여 산출하고, 스텝 A50에서 금회 산출한 변속비 Ratio와 전회 계산 주기에 산출한 변속비 RatioOLD와의 편차 ΔRatio(= Ratio - RatioOLD)에 의거하여, 변속 속도 Vratio(= ΔRatio/Δt)를 산출한다. 그리고, 스텝 A60에서 변속 듀티 억제 신호를 판독하고, 스텝 A70에서 변속 듀티 억제 신호에 따른 변속 속도의 억제 제어가 실시된다.
이 흐름 과정에 있어서, 스텝 A60에서 판독되는 변속 듀티 신호는 도5에 도시한 흐름에 의해, 변속 속도 억제 판정부(39)로부터 출력되도록 되어 있다. 즉, 변속비 제어부(31)는 도4 및 도5에 도시한 흐름을 병행하여 소정의 사이클로 반복하여 제어하는 동시에, 서로의 흐름 과정에 있어서의 산출 데이터나 판정 결과를 서로 교환하도록 되어 있다.
도5에 도시한 흐름에 있어서, 변속 속도 억제 판정부(39)는, 우선 스텝 B10에 있어서 스텝 A50에서 산출된 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 이상인지 여부를 판정한다. 여기서, Vratio ≥ RATlimit1인 경우에는 스텝 B20으로 진행하고, 변속 속도 억제 판정부(39)가 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 제1 변속 듀티 억제 신호를 출력하여 스텝 B30으로 진행한다. 또한, 이 스텝으로 Vratio < RATlimit1인 경우에는 변속 듀티 억제 신호를 출력하지 않고, 이 흐름을 종료한다.
스텝 B30에서는, 변속 속도 Vratio가 제2 임계치 RATlimit2 이상인지 여부를 판정한다. 여기서, Vratio ≥ RATlimit2인 경우에는 스텝 B40으로 진행하고, 변속 속도 억제 판정부(39)가 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 제2 변속 듀티 억제 신호를 출력하여 스텝 B50으로 진행한다. 또한, 이 스텝으로 Vratio < RATlimit2인 경우에는 스텝 B10으로 복귀한다.
또, 이 스텝 B30의 판정 조건이 성립되지 않은 경우에, 이 흐름을 종료하도록 구성하였다고 해도, 변속 속도 억제 판정부(39)에는 제1 변속 듀티 억제 신호가 출력되어 있기 때문에, 스텝 A60 및 스텝 A70에 있어서의 변속 속도의 억제 제어는 실시되게 된다. 그 경우, 변속 듀티 신호가 갱신되는 주기가 이 흐름의 실시 주기에 의존하여, 적어도 흐름의 실시 주기보다도 긴 주기가 되어 버린다.
그로 인해, 본 실시 형태에 있어서는 스텝 B30에 있어서의 판정 조건이 성립되지 않은 경우에는 스텝 B10으로 복귀하고, 변속 속도 Vratio와 제1 임계치 RATlimit1과의 비교 판정을 다시 실시하도록 하여 고도의 응답 성능을 실현하고 있는 것이다. 즉, 변속 속도 Vratio와 임계치와의 비교 판정의 주기를 가능한 한 단축하고, 변속 속도 Vratio의 변화에 대해 응답성 좋게 변속 듀티 억제 신호를 출력할 수 있도록 하고 있는 것이다.
계속해서, 스텝 B50에서는 변속 속도 Vratio가 제3 임계치 RATlimit3 이상인지 여부를 판정한다. 여기서, Vratio ≥ RATlimit3인 경우에는 스텝 B60으로 진행하고, 변속 속도 억제 판정부(39)가 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 제3 변속 듀티 억제 신호를 출력하여 스텝 B50으로 복귀하고, 반복하여 변속 속도 Vratio와 제 3 임계치 RATlimit3과 비교 판정을 행한다. 또한, 이 스텝에서 Vratio < RATlimit3 인 경우에는 스텝 B30으로 복귀한다.
즉, 도5에 도시한 흐름은 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 미만인 경우에는, 대략 일정한 주기로 실시되게 되지만(그 경우, 변속 듀티 억제 신호는 출력되지 않음), 일단 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 이상으로 하면 변속 듀티 억제 신호가 출력되고, 다시 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 미만이 되지 않는 한 종료되지 않도록 구성되어 있는 것이다.
이와 같이, 도5에 도시한 흐름에 의해, 제1 내지 제3 변속 듀티 억제 신호 중 어느 하나의 신호가 변속 속도 제어 판정부(39)로부터 출력되고, 도4에 도시한 흐름의 스텝 A60에서 판독하면 변속 듀티 억제 신호에 따른 제어가 PID 제어부(35) 및 변속 속도 억제부(40)로 실시된다.
우선, PID 제어부(35)는 제1 변속 듀티 신호가 입력되면, 피드백 가산치에 제1 보정 게인 J1을 곱한 것을 피드백 보정량 DF를 가산기(37)로 출력한다. 또한, 제2 변속 듀티 신호가 입력되면 피드백 가산치에 제2 보정 게인 J2를 곱한 것을 피드백 보정량 DF를 가산기(37)로 출력하고, 제3 변속 듀티 신호가 입력되면 피드백 가산치에 제3 보정 게인 J3을 곱한 것을 피드백 보정량 DF를 가산기(37)로 출력한다.
한편, 변속 속도 억제부(40)에서는 제1 변속 듀티 억제 신호가 입력되면, 가 산기(37)로부터 출력된 변속 듀티 DD에 제1 계수 K1을 곱해 실변속 듀티 D를 산출하고, 변속 제어용 솔레노이드(44A)로 출력하여 유량 제어 밸브(44)의 제어를 행한다. 또한, 제2 변속 듀티 억제 신호가 입력되면 가산기(37)로부터 출력된 변속 듀티 DD에 제2 계수 K2를 곱해 실변속 듀티 D를 산출하여 변속 제어용 솔레노이드(44A)로 출력하고, 유량 제어 밸브(44)의 제어를 행하고, 마찬가지로 제3 변속 듀티 억제 신호가 입력되면 가산기(37)로부터 출력된 변속 듀티 DD에 제3 계수 K3을 곱해 실변속 듀티 D를 산출하고, 변속 제어용 솔레노이드(44A)로 출력하여 유량 제어 밸브(44)의 제어를 행한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면 우선 PID 제어부(35)에 있어서, 변속 속도 Vratio가 소정의 제1 임계치 RATlimit1 이상이 된 경우에는, 제1 보정 게인 J1 을 곱한 피드백 보정량 DF(= DFP + DFI + DFD)가 산출되기 때문에, 가산기(37)에 출력되는 피드백 보정량 DF는 변속 속도 Vratio가 소정의 제1 임계치 RATlimit1 미만인 경우와 비교하여 저감된다. 또한, 변속 속도 Vratio가 큰 경우에는 변속 속도 Vratio의 크기의 정도에 따라서 피드백 보정량 DF가 보다 작아진다. 따라서, 프라이머리 풀리(21)에 공급되는 프라이머리압 PP의 상승이 억제되고, 이에 의해 변속비 Ratio(= NP/NS )의 변화 속도, 즉 변속 속도 Vratio가 억제되도록 된다.
예를 들어, 액셀 오프로 타성 운전하고 있을 때에 급격히 액셀 페달을 답입 한 경우나 풀리가 기계적인 응답 지연에 대해, 효과적으로 변속 속도를 억제할 수 있고, 자동 변속기의 변속 성능을 확보하면서 변속비의 급변에 의한 벨트 슬립을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제1 임계치 RATlimit1, 제2 임계치 RATlimit2 및 제3 임계치 RATlimit3 의 3개의 임계치에 의해 변속 속도 Vratio의 크기의 정도(즉, 변속비의 급변의 정도)를 단계적으로 판정하고, 변속 속도 Vratio가 클수록 피드백 보정량 DF가 감소되도록(즉, 억제량이 커지도록) 설정되어 있기 때문에, 간소한 구성으로 용이하게 변속비 제어를 실시할 수 있어 변속 속도 Vratio가 확실하게 억제된다.
또한, PID 제어부(35)에 있어서의 변속 속도 Vratio의 억제 제어와 함께, 변속 속도 억제부(40)에 있어서 변속 속도 Vratio가 소정의 제1 임계치 RATlimit1을 넘은 경우에는, 가산기(37)로부터 출력된 변속 듀티 DD에 제1 계수 K1을 곱한 실변속 듀티 D가 산출되기 때문에, 변속 제어용 솔레노이드(44A)에 출력되는 실변속 듀티 D는 그 만큼 더욱 저감된다. 따라서, 프라이머리 풀리(21)에 공급되는 프라이머리압 PP의 상승이 억제되고, 이에 의해 변속비 Ratio(= NP/Ns)의 변화 속도, 즉 변속 속도 Vratio가 더욱 억제되도록 된다.
또한, 제1 임계치 RATlimit1, 제2 임계치 RATlimit2 및 제3 임계치 RATlimit3 의 3개의 임계치에 의해 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 단계적으로 판정하고, 변속 속도 Vratio가 클수록 변속 듀티 DD에 곱하는 계수가 작아지도록(즉, 억제량이 커지도록) 설정되어 있기 때문에, 간소한 구성으로 용이하게 변속비 제어를 실현할 수 있어 변속 속도 Vratio가 확실하게 억제된다.
또한, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도가 단계적으로 판정되기 때문에, 변속 속도의 크기(즉, 변속비의 급변의 정도)에 따른 단계적인 억제가 가능해지고, 변속 속도가 한계의 변속 속도(변속 속도의 허용치)를 넘는 일이 없으며, 변속 속도의 허용 한계를 보증할 수 있다.
즉, 도6의 (c)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 시각 t0)에 드라이버에 의해 액셀 페달이 답입되면 변속 속도 Vratio가 증대되기 시작하고, 도6의 (a)에 나타낸 바와 같이 통상의 억제 제어로서 변속 듀티 DD에 소정의 계수 KO을 곱해 실변속 듀티 D가 산출된다. 그 후, 변속 속도가 더욱 증대되고, 시각 t1에 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 이상이 되면, 변속 듀티 DD에 소정의 계수 K0보다도 작은 제1 계수 K1을 곱하고, 또한 억제된 실변속 듀티 D로 제어되도록 된다[도6의 (a)에 실선으로 나타냄), 시각 t2에 변속 속도 Vratio가 제2 임계치 RATlimit2 이상이 되면, 변속 듀티 DD에 소정의 계수 K1보다도 작은 제2 계수 K2를 곱하고, 또한 억제된 실변속 듀티 D로 제어되도록 된다. 그리고 시각 t3에 있어서 변속 속도 Vratio가 제2 임계치 RATlimit2 미만이 되면, 변속 듀티 DD에 제1 계수 K1을 곱한 실변속 듀티 D로 제어되도록 되고, 시각 t4에 있어서 변속 속도 Vratio가 제1 임계치 RATlimit1 미만이 되면, 통상의 억제 제어로서 변속 듀티 DD에 소정의 계수 K0을 곱하게 된다.
임시로, 시각 t2로부터 t3까지의 사이(즉, 제2 변속 듀티 억제 신호에 의해 제어되어 있는 상태)에 있어서, 변속 속도 Vratio가 또한 제3 임계치 RATlimit3 이상(즉, 제3 변속 듀티 억제 신호에 의해 제어되는 상태)가 되었다고 한다면, 제2 임계치 RATlimit2)에 의해 설정된 억제량이 충분하지 않게 된다. 그러나 본 실시 형태에 있어서는, 그 시점에서 제3 임계치 RATlimit3에 의해 설정된 보다 큰 억제량으로 제어되는 것으로 되기 때문에, 제2 임계치 RATlimit2에 의한 억제 제어가 제3 임계치 RATlimit3에 의한 억제 제어에 의해 보증되게 된다.
또한, 도6에 도시된 예에서는 제1 변속 듀티 억제 신호에 의해 제어되어 있는 상태에 있어서, 시각 t2에 변속 속도 Vratio가 또한 제2 임계치 RATlimit2 이상(즉, 제2 변속 듀티 억제 신호에 의해 제어되는 상태)가 되었기 때문에, 제1 임계치 RATlimit1에 의해 설정된 억제량이 충분하지 않았다고, 그 시점에서 제2 임계치 RATlimit2에 의해 설정된 보다 큰 억제량으로 제어되어 있는 것이다. 즉, 제1 임계치 RATlimit1에 의한 억제 제어가 제2 임계치 RATlimit2에 의한 억제 제어에 의해 보증되어 있다.
이와 같이, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도가 단계적으로 판정함으로써, 각 단계마다의 변속 속도의 억제 제어를 보증할 수 있는 것이다[또, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에 의한 제어인 경우, 예를 들어 변속 속도 Vratio의 임계치 V0으로서 제1 임계치 RATlimit1이 설정되었다고 해도, 그 억제 제어를 보증하는 것이 없으므로, 도6의 (c)에 파선(굵은 파선)으로 나타낸 바와 같이 변속 속도가 그 허용치를 넘은 경우에는 벨트 슬립을 방지할 수 없음].
또한 한편, 시각 t1로부터의 제1 임계치 RATlimit1에 의한 억제 제어 이후에, 변속 속도 Vratio가 제2 임계치 RATlimit2 이상이 안된 경우에는, 제1 임계치 RAT limit1에 의해 설정된 억제량이 충분한 것이 된다. 즉, 시각 t1에 있어서 제1 임계치 RATlimit1에 의해 설정된 억제량이 충분하지 않은 경우를 상정하여 미리 큰 억제량을 설정해 두는 것보다도, 충분한 억제량을 확보한 뒤에 보다 작은 억제량에 의해 제어를 실시할 수 있고, 변속 속도의 증대에 의한 벨트 슬립을 효과적으로 방지하면서 변속 성능을 확보할 수 있다. 결과적으로, 벨트 슬립을 효과적으로 방지하면서 도6의 (b)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같은 종래 기술에 의한 제어인 경우(파선으로 나타냄)와 같은 정도의 변속 성능을 획득할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 변속 기준 듀티 산출부(36)에 있어서 산출되 는 변속 기준 듀티 DBASE가 저듀티 경향을 갖도록 설정되고, 변속 듀티와 실제의 프라이머리압에 대응하는 듀티와의 차분을 학습하여 보정하도록 되어 있다. 그로 인해, 예를 들어 액셀 오프로 타성 운전하고 있을 때에 급하게 액셀 페달이 답입되어 목표 회전 속도가 드로틀 개방도에 따른 높은 값으로 설정되고, 실회전 속도와 목표 회전 속도와의 편차가 급격하게 커졌다고 해도, 효과적으로 변속 속도를 억제할 수 있어 자동 변속기의 변속 성능을 확보하면서, 변속비의 급변에 의한 벨트 슬립을 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 같이, 변속기의 초기 상태에 있어서의 변속 속도의 억제에 효과적이다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.
예를 들어, 상술한 실시 형태는 PID 제어를 실시하는 변속비 제어부(31)를 구비한 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치에 본 발명을 적용한 것으로 되어 있지만, 도8에 도시한 바와 같이(상기 기능 요소에 동일 부호를 부가함), 변속비 제어부(31)가 PID 제어를 실시하지 않는 것에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있다.
즉, 통상의 변속 제어에 있어서는 상술한 실시 형태와 같이 차속이나 드로틀 개방도를 기초로 하여, 프라이머리 풀리의 목표 회전 속도를 설정하여 프라이머리 풀리의 실회전 속도가 이 목표 회전 속도가 되도록, 프라이머리압을 피드백 제어하는 것이지만, 자동 변속기의 동작 형태로서 소위 스포츠 모드를 탑재한 것에 있어 서는, 시프트 업ㆍ시프트 다운시에 민첩한 변속 응답이 요구되기 때문에, 실제의 프라이머리압의 제어량을 유량 제어 밸브(44)의 기계적인 상한치 및 하한치로 설정하는 상하한 설정부(70)를 구비하고(도8 참조), 변속 기준 듀티 산출부(36)에서 산출된 변속 기준 듀티 DBASE와 상하한 설정부(70)에서 설정된 변속 듀티의 상한치 또는 하한치와의 합을 실변속 듀티 D로서 변속 제어용 솔레노이드(44A)로 출력하는 것이 있다.
이러한 경우, PID 제어가 프라이머리압의 제어량에 직접 관여하지 않기 때문, 피드백 보정량을 감소시킴으로써 변속 속도를 억제할 수 없지만, 본 실시 형태에 따르면 가산기(37)로부터 출력되는 변속 듀티 DD에 변속 속도의 크기에 따라서 설정되는 계수를 곱함으로써 실변속 듀티 D를 저감시킬 수 있어 프라이머리 풀리(21)에 공급되는 프라이머리압 PP)의 상승을 억제하고, 이에 의해 변속비 Ratio(= NP/NS)의 변화 속도, 즉 변속 속도 Vratio를 억제할 수 있다.
또한, 변속 듀티 DD에 곱하는 계수는 변속 속도 Vratio의 크기의 정도가 단계적으로 판정되어 설정되기 때문에, 변속 속도의 크기에 따른 단계적인 억제가 가능해지고, 변속 속도가 한계의 변속 속도(변속 속도의 허용치)를 넘는 일이 없으며, 변속 속도의 허용 한계를 보증할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 제1 임계치 RATlimit1, 제2 임계치 RATlimit2 및 제3 임계치 RATlimit3의 3개의 임계치에 의해 변속 속도 Vratio 의 크기의 정 도를 단계적으로 판정하고, 3 종류의 변속 듀티 억제 신호를 출력하도록 되어 있지만, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 판정하는 단계 수는 임의이다. 즉, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 판정하는 단계 수를 많게 함으로써, 보증된 억제 제어를 실시할 수 있는 변속 속도 Vratio의 범위를 보다 넓게 할 수 있다. 또, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 판정하는 단계 수를 많게 하는 동시에, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도의 폭을 세밀하게 설정함으로써, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도를 연속적으로 판정하도록 구성해도 된다. 이 경우에 있어서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
또한, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도와 억제 제어와의 대응을 함수로 설정하고, 변속 속도 Vratio의 크기의 정도의 변동에 대해 연속적으로 억제 제어량을 설정해도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 변속 속도와 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량과의 대응 관계가 명확해져 정확한 제어를 실현된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는 변속 기준 듀티 DBASE와 실제의 프라이머리압에 대응하는 듀티와의 차분을 학습 및 보정하는 학습치 보정부(77)를 구비하고, 변속 기준 듀티 산출부(36)에 있어서 산출되는 변속 기준 듀티 DBASE가 저듀티 경향을 갖도록 설정되도록 되어 있지만, 이러한 구성은 필수적이지 않다.
또, 상술한 실시 형태에 있어서는 본 실시 형태에 관한 차량으로서 전륜 구 동형 차량이 도시되어 있지만 차량의 구동 형식은 임의이며, 예를 들어 4륜 구동 및 후륜 구동의 차량에 본 발명을 적용 가능한 것은 물론이다.
본 발명의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치(청구항 1)에 따르면, 변속 속도에 따라서 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량을 설정하기 때문에, 변속 속도가 미리 설정된 소정치로부터 초과한 정도에 따라서 변속 속도를 억제할 수 있고, 자동 변속기의 변속 성능을 확보하면서 변속비의 급변에 의한 벨트 슬립을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치(청구항 2)에 따르면, 변속 속도와 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량을 설정하기 때문에, 변속 속도가 미리 설정된 소정치로부터 초과한 경우에 따라서 변속 속도를 억제할 수 있고, 자동 변속기의 변속 성능을 확보하면서 변화비의 급변에 의한 벨트 슬립을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치(청구항 3)에 따르면, 구성이 관계가 되어 변속비 제어를 용이한 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치(청구항 4)에 따르면, 변속비의 급변의 정도에 따라서 큰 억제량이 설정되기 때문에, 벨트 슬립을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치(청구항 5)에 따르면, 변속 속도에 따라서 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량으로서의 피드백 보정량 을 감소시키기 때문에, 예를 들어 액셀 오프로 타성 운전하고 있을 때에 급격히 액셀 페달을 답입한 경우나, 풀리의 기계적인 응답 지연에 대해 효과적으로 변속 속도를 억제할 수 있고, 자동 변속기의 변속 성능을 확보하면서 변속비의 급변에 의한 벨트 슬립을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 프라이머리 풀리와, 세컨더리 풀리와, 상기 양쪽 풀리에 권취된 무단 벨트를 구비하는 동시에,
    상기 프라이머리 풀리와 상기 세컨더리 풀리와의 변속비를 제어하는 변속비 제어 수단과,
    상기 변속비의 단위 시간당의 변화량을 변속 속도로서 검출하는 변속 속도 검출 수단과,
    상기 변속 속도 검출 수단에 의해 검출된 상기 변속 속도가 벨트 슬립이 발생되지 않는 상한 변속 속도에 대응하는 값 이상이 되었을 때에, 상기 변속비 제어 수단에 의한 변속비 제어의 진행을 억제함으로써, 상기 변속 속도를 억제하는 변속 속도 억제 수단을 구비하고,
    상기 변속 속도 억제 수단은, 상기 변속 속도에 따라서 상기 변속비 제어의 진행을 억제하는 억제량을 설정함으로써, 상기 변속 속도를 억제하는 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변속 속도 억제 수단은 상기 변속 속도가 상기 벨트 슬립이 발생되지 않는 상한 변속 속도에 대응하는 값 이상의 범위에 있어서, 상기 억제량을 상기 변속 속도의 함수로 설정하는 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변속 속도 억제 수단은 상기 변속 속도가 상기 벨트 슬립이 발생되지 않는 상한 변속 속도에 대응하는 값 이상의 범위에 있어서, 상기 변속 속도에 따라서 상기 억제량을 단계적으로 설정하는 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변속 속도 억제 수단은 상기 변속 속도가 상기 벨트 슬립이 발생되지 않는 상한 변속 속도에 대응하는 값 이상의 범위에 있어서, 상기 변속 속도가 클수록 상기 억제량을 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변속비 제어 수단은 상기 프라이머리 풀리의 회전 속도 상당치가 운전 상태에 따른 목표치가 되도록 상기 목표치와 상기 회전 속도 상당치와의 편차를 기초로 하여, 상기 프라이머리 풀리의 유압 제어계를 피드백 제어하는 피드백 제어 수단으로 구성되고,
    상기 변속 속도 억제 수단은, 상기 변속 속도에 따라서 상기 피드백 제어 수단으로 이용되는 피드백 보정량이 감소되도록 상기 억제량을 설정하는 것을 특징으로 하는 벨트식 무단 변속기의 변속 제어 장치.
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