KR100760255B1 - 무단 변속기의 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

무단 변속기의 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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Abstract

라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 각각 별개 독립된 유압 액츄에이터에 의해 제어하는 유압 제어 장치에 있어서, 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 함께 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 유압 학습 방법이다. 라인 압력 제어 밸브를 제어하는 라인 압력 제어 솔레노이드와, 벨트 클램핑 압력 제어 밸브를 제어하는 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드가 각각 설치된 유압 제어 장치에 적용된다. 그리고, 벨트 클램핑 압력의 제어 지시값으로서 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드로 출력되는 벨트 클램핑 압력 지시값과, 라인 압력의 제어 지시값으로서 라인 압력 제어 솔레노이드로 출력되는 라인 압력 지시값을 미리 학습한다. 이 때문에, 유압 제어 장치가 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 함께 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
무단 변속기의 제어 방법 및 제어 장치

Description

무단 변속기의 제어 방법 및 제어 장치{METHOD OF CONTROLLING CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION AND CONTROL SYSTEM}
도 1은 무단 변속기를 포함한 차량 제어 시스템의 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
도 2는 무단 변속기의 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3은 유압 학습 방법이 적용되는 무단 변속기의 주요부의 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4는 CVTECU가 실행하는 유압 학습 처리의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 CVTECU가 실행하는 유압 학습 처리의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6은 솔레노이드 구동 제어 밸브를 사용한 유압 제어의 히스테리시스(hysteresis)의 영향의 예를 나타내는 설명도이다.
도 7(A),(B)는 학습 보정의 각 단계에 있어서의 실제 벨트 클램핑 압력의 측정 타이밍을 나타내는 설명도이다.
도 8은 학습 보정의 결과를 나타내는 개념도이다.
도 9는 CVTECU가 실행하는 유압 학습 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이 다.
도 10은 종래의 유압 제어 장치 및 그 주변의 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다.
도 11(A),(B)은 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 공통의 유압 액츄에이터에 의해 제어하는 유압 제어 장치에 의한 유압 제어의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 12는 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 별개의 유압 액츄에이터에 의해 독립적으로 제어하는 유압 제어 장치에 의한 유압 제어 상태를 나타내는 설명도이다.
본 발명은 무단 변속기의 유압 제어 방법 및 유압 제어 장치에 관한 것으로서, 특히, 벨트식 무단 변속기의 벨트 클램핑 압력과, 그것의 소스 압력(元壓)이 되는 라인 압력을 독립적으로 제어 가능한 유압 제어 방법 및 유압 제어 장치에 관한 것이다.
종래로부터, 자동차 등의 자동 변속기에는 견고성(robustness)이 우수하다는 등의 이유로부터 무단 변속기(Continuously Variable Transmission:「CVT」로도 불림)가 널리 채용되어 있다. 그 하나인 벨트식 무단 변속기에 있어서는 엔진측에 설치된 구동측 풀리(이하「제 1 풀리」라고 함)와 차륜측에 설치된 종동측 풀리(이하 「제 2 풀리」라고 함) 사이에 V벨트가 걸쳐져 있다. 이들 제 1 풀리 및 제 2 풀리의 각각의 홈 폭은 예를 들면, 유압 제어에 의해 변경 가능하게 되어 있다. 그리 고, 제 1 풀리의 홈 폭을 제어해서 V벨트 권취지름을 변화시키고, 제 2 풀리의 클램핑 압력을 유지하면서 그 홈 폭을 이것에 대응하여 변화시킴으로써 변속비를 연속적으로 변경하고 있다.
이러한 무단 변속기에서는 제 1 풀리의 홈 폭의 제어가 통상, 유압 제어 장치를 구동해서 제 1 풀리를 구성하는 고정륜과 가동륜 사이에 형성되는 챔버에 작동유를 급배(給排)함으로써 행하여진다. 이들 고정륜과 가동륜 사이에는 테이퍼 형상의 홈부가 형성되어 있고, 이 챔버 내의 유량 제어에 의해 가동륜을 고정륜에 대해서 근접 또는 이간시키는 방향으로 동작시킴으로써 그 홈 폭을 조정한다. 제 1 풀리에는 작동유의 급배량을 조정하기 위한 유압 밸브가 설치되어 있고, 전자 밸브 등의 유압 액츄에이터에 의해 이것을 구동한다. 그 유압 밸브에는 통상, 유압원으로부터 작동유를 펌핑해서 생성한 라인 압력이 입력된다.
한편, 제 2 풀리의 클램핑 압력(이하 「벨트 클램핑 압력」이라고 함)의 제어도 마찬가지로 유압 제어 장치를 구동해서 제 2 풀리를 구성하는 고정륜와 가동륜 사이에 형성되는 챔버에 작동유를 급배함으로써 행하여진다. 이 벨트 클램핑 압력은 공급되는 라인 압력을 소스 압력으로 해서 유압 제어 장치에 의해 그 라인 압력을 감압함으로써 생성된다. 그리고, 그 벨트 클램핑 압력의 작동유가 챔버 내에 공급됨으로써 고정륜과 가동륜에 끼워져 있는 V벨트에 적당한 클램핑력이 걸려 그 미끄럼이 방지된다.
이와 같이, 라인 압력은 유압 제어 장치의 각 유압 액츄에이터가 제어하는 유압 밸브에 유압을 공급하기 위한 소스 압력이 되는 것이지만, 보통은 엔진 토크 에 따른 압력으로 조정된다. 예전에는 스로틀 밸브의 개도(開度)에 따라 이 라인 압력을 기계적으로 조정하는 기구가 설치되거나 했지만, 최근에는 유압을 보다 최적으로 제어하기 위해서 라인 압력을 조압(調壓)하는 전용의 유압 액츄에이터가 설치되어 전자 제어 장치에서 그 라인 압력 제어가 행해지고 있다.
그런데, 종래에 있어서는 상기한 라인 압력과 벨트 클램핑 압력이 공통의 유압 액츄에이터에 의해 연동되어 제어되는 유압 제어 장치가 제조되어 왔다(예를 들면, 일본 특허공개 평11-182662호 공보 참조).
도 10은 이러한 종래의 유압 제어 장치 및 그 주변의 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 11(A),(B)는 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 공통의 유압 액츄에이터에 의해 제어하는 유압 제어 장치에 의한 유압 제어의 상태를 나타내는 설명도이다. 도 11(A)는 유압 액츄에이터에 공급되는 전류값과 그것에 의해 생성되는 제어 유압의 관계를 도시하고 있고, 횡축은 유압 액츄에이터로서의 리니어 솔레노이드(linear solenoid)에 공급되는 전류값을 나타내며, 종축은 라인 압력 및 벨트 클램핑 압력의 크기를 나타내고 있다. 또한, 도 11(B)는 무단 변속기의 변속비와 제어 유압의 관계를 도시하고 있고, 횡축은 변속비를 나타내며, 종축은 라인 압력, 벨트 클램핑 압력, 및 제 1 풀리에 필요한 압력(이하 「제 1 압력」이라고 함)을 나타내고 있다.
도 1O에 도시한 바와 같이, 종래의 무단 변속기의 유압 제어 장치에 있어서는 라인 압력(PL)을 제어하기 위한 라인 압력 제어 밸브(101)와, 벨트 클램핑 압력(POUT)을 제어하기 위한 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(102)가 공통의 유압 솔레노이 드(103)에 의해 연동되어 제어된다.
그리고, 전자 제어 장치(104)가 목표 변속비와 실제 변속비의 편차에 의거하여 산출된 제어 지령값을 유압 솔레노이드(103)로 출력하고, 이 유압 솔레노이드(103)의 구동에 의해 라인 압력 제어 밸브(101)와 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(102)가 각각 동작 제어된다.
이와 같이 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 공통의 유압 액츄에이터에 의해 연동해서 제어할 경우에는 도 11(A)에 도시한 바와 같이 라인 압력(PL)과 벨트 클램핑 압력(P0UT)이 거의 비례적으로 변화된다. 한편, 도 11(B)에 도시한 바와 같이 벨트 클램핑 압력(POUT)과 제 1 압력(PlN)은 역비례 관계에 있다. 이 때문에, 최소 변속비(γmin)에서의 제 1 압력(PIN)을 확보하면서 비례 관계에 있는 벨트 클램핑 압력(POUT)도 확보하기 위해서는, 라인 압력(PL)을 도시한 바와 같이 최소 변속비(γmin)에서의 제 1 압력(PIN) 부근의 압력을 기점으로 하여 벨트 클램핑 압력(POUT)에 비례해서 증가하도록 변화시키지 않으면 안된다. 본래, 라인 압력(PL)은 벨트 클램핑 압력(POUT) 및 제 1 압력(PIN) 중 어느 하나의 높은 쪽을 만족할 수 있는 크기이면 충분하지만, 도시한 바와 같이 불필요하게 높게 설정되어 버린다. 이 때문에, 에너지 효율이 나빠지고, 연비를 악화시켜버린다는 문제가 있었다.
그래서, 최근에는 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 독립적으로 제어 가능한 유압 제어 장치가 증가하고, 주류가 되고 있다. 도 12는 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 별개의 유압 액츄에이터에 의해 독립적으로 제어하는 유압 제어 장치에 의한 유압 제어의 상태를 나타내는 설명도이며, 도 11(B)에 대응되는 것이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 라인 압력(PL)과 벨트 클램핑 압력(POUT)이 독립적으로 제어되기 때문에 라인 압력(PL)을 필요 최소한으로 설정할 수 있다. 즉, 라인 압력(PL)의 크기를 벨트 클램핑 압력(POUT) 및 제 1 압력(PIN) 중 어느 하나의 높은 쪽을 만족할 수 있는 정도로 억제함으로써, 상기한 종래의 제어 보다도 동 도면에서 사선 영역으로 도시하는 만큼 그 라인 압력(PL)을 낮출 수 있다. 즉, 라인 압력(PL)과 벨트 클램핑 압력(POUT)을 독립적으로 제어함으로써 불필요한 라인 압력(PL)의 상승을 피하고, 그것에 의해 에너지 효율을 좋게 함으로써 연비의 향상을 꾀할 수 있는 것이다.
이 경우, 라인 압력 제어와 벨트 클램핑 압력 제어에 각각 별개의 액츄에이터를 설치할 필요가 있다는 점에서는 종래와 비교해서 비용 상승이 되지만, 연비의 향상에 따른 자동차의 상품 가치의 향상 및 차량 전체 부품의 비용 저감에 의해 그 비용 상쇄 이상의 효과를 얻을 수 있다.
그런데, 이상에서 설명한 바와 같은 무단 변속기의 유압 제어 장치에 있어서는 그 무단 변속기의 제어에 사용되는 유압을 전 영역에 걸쳐 정밀하게 제어할 필요가 있다. 즉, 예를 들면 유압 제어 장치를 구성하는 유압 밸브의 스프링이나 스풀, 오리피스라는 구조체에서는 그 치수나 형상 등에 있어서 제조시의 변동이 있고, 유압 밸브를 작동시키는 액츄에이터로서 리니어 솔레노이드 등의 전자 밸브를 사용할 경우에는 그 전기적 특성의 변동이 있다. 이들 변동을 고려하지 않고 설계상의 이론값에 의거하여 유압 액츄에이터의 제어량을 설정하면 유압 제어의 정밀도를 보증할 수 없다.
따라서, 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 공통의 유압 액츄에이터로 제어하는 유압 제어 장치에 대해서 존재하지만, 무단 변속기의 제어에 사용되는 유압을 전 영역에 걸쳐 정밀하게 제어하기 위해 유압의 학습을 행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허공개 2001-330117호 공보 참조).
이 유압의 학습 방법에 있어서는, 제 2 풀리의 챔버에 설치된 유압 센서에서 현재의 벨트 클램핑 압력(이하「실제 벨트 클램핑 압력」이라고 함)(POUT)(real)을 측정한다. 그리고, 전자 제어 장치가 출력하는 벨트 클램핑 압력 지시값(POUT)(tgt)과 실제 벨트 클램핑 압력(POUT)(real)의 차압을 없애도록 피드포워드(feedforward)적으로 제어할 수 있게, 미리 벨트 클램핑 압력 지시값(POUT)(tgt)을 학습 보정해둔다.
이러한 학습 방법에 의하면, 비록 벨트 클램핑 압력 제어용의 유압 밸브의 스프링이나 스풀, 오리피스 등의 치수나 형상 등에 있어서 제조시의 변동이 있거나 그 유압 밸브를 작동시키는 전자 밸브의 전기적 특성에 변동이 있었다고 해도, 그 벨트 클램핑 압력 제어부의 유압 제어 정밀도의 악화를 해소하고, 전 영역에 걸쳐 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 라인 압력의 제어 정밀도도 향상되고, 전자 제어 장치에 있어서 리니어 솔레노이드의 출력값이나 유압 센서에 의한 벨트 클램핑 압력의 측정값 등으로부터 정확하게 라인 압력이나 벨트 클램핑 압력을 추정하는 것이 가능해진다.
그러나, 상기한 학습 방법은 라인 압력을 생성하는 유압 밸브와 벨트 클램핑 압력을 생성하는 유압 밸브를 공통의 유압 액츄에이터에서 제어하는 유압 제어 장 치에 적용하는 것이 전제로 되어 있다. 이 때문에, 만약, 이것을 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 각각 별개 독립적인 유압 액츄에이터에서 제어하는 최근의 유압 제어 장치에 적용했을 경우에는 벨트 클램핑 압력의 제어 정밀도는 향상되지만, 라인 압력에 대해서는 학습 보정이 실시되지 않기 때문에 그 라인 압력의 제어 정밀도는 개선되지 않는다는 문제가 있다. 라인 압력은 변속 제어나 클러치 제어 등 무단 변속기의 유압 제어 장치 이외의 다른 장치를 제어하는 유압의 소스 압력으로도 되어 있기 때문에 각 제어를 정밀하게 행하기 위해서는 이 라인 압력을 정밀하게 제어할 필요가 있다. 또한, 전자 제어 장치도 실제 라인 압력을 정확하게 연산하고 예측할 필요가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 각각 별개 독립된 유압 액츄에이터에 의해 제어하는 유압 제어 장치에 있어서 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 함께 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 유압원의 유압을 제어해서 생성되는 라인 압력으로부터 제 2 풀리로 공급되는 벨트 클램핑 압력을 생성하는 무단 변속기의 제어 방법이 제공된다. 이 제어 방법은 벨트 클램핑 압력 지시값과 실제 벨트 클램핑 압력값에 의거하여 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 학습 보정하는 벨트 클램핑 압력 학습 스텝(step)과, 라인 압력 지시값과 실제 라인 압력값에 의거하여 상기 라 인 압력 지시값을 학습 보정하는 라인 압력 학습 스텝으로 구성된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 무단 변속기의 제어 장치가 제공된다. 이 무단 변속기의 제어 장치는 유압원의 유압으로부터 라인 압력을 생성하는 밸브를 제어하기 위한 라인 압력 지시값을 산출하는 라인 압력 지시값 산출부, 상기 라인 압력으로부터 제 2 풀리로 공급되는 벨트 클램핑 압력을 생성하는 밸브를 제어하기 위한 벨트 클램핑 압력 지시값를 산출하는 벨트 클램핑 압력 지시값 산출부, 상기 벨트 클램핑 압력 지시값과 실제 벨트 클램핑 압력값에 의거하여 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 학습 보정하는 벨트 클램핑 압력 보정값 산출부, 및 상기 라인 압력 지시값과 실제 라인 압력값에 의거하여 상기 라인 압력 지시값을 학습 보정하는 라인 압력 보정값 산출부로 구성된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 이점은 예로서 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시하는 첨부된 도면과 결부되어질 때, 아래의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다.
본 실시형태는 본 발명의 무단 변속기의 제어 방법을 차량 제어 시스템에 적용한 것이다. 도 1은 본 실시형태에 의한 무단 변속기를 포함한 차량 제어 시스템의 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.
이 차량 제어 시스템은 차량의 구동원인 엔진(11)과 구동륜(12) 사이에 벨트식 무단 변속기(1)가 설치되고, 각 제어 대상이 각각 전자 제어 장치(Electronic Control Unit: 이하「ECU」라고 함)에 의해 제어된다. 즉, 엔진용의 ECU(이하「엔 진 ECU」라고 함)(13)에 의해 엔진 제어가 행해지고, 무단 변속기용의 ECU(이하「CVTECU」라고 함)(14)에 의해 후술하는 변속 제어가 행하여진다. 엔진(11)의 출력축에는 오일 펌프(15), 토크 컨버터(16), 전후진 전환 장치(17), 무단 변속기(1), 및 감속 기어(18)가 순차적으로 접속되고, 감속 기어(18)의 출력이 디퍼렌셜(differential)(19)을 통해 좌우의 구동륜(12)에 전달된다.
엔진ECU(13) 및 CVTECU(14)는 각각 마이크로컴퓨터로 이루어지는 연산부를 중심으로 구성된 독립적인 전자 제어 유닛이다. 각 ECU는 각종 연산 처리를 실행하는 CPU(Central Processing Unit), 각종 제어 연산 프로그램이나 데이터를 기억한 ROM(Read Only Memory), 연산 과정의 수치나 플래그(flag)가 소정 영역에 기억되는 RAM(Random Access Memory), 연산 처리의 결과 등이 격납되는 비휘발성의 기억 장치인 EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory), 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D(Analog/Digital)컨버터, 각종 디지털 신호가 입출력되는 입출력 인터페이스, 연산 과정에서 사용되는 시간 측정용 타이머, 및 이들 각 기기가 각각 접속되는 버스 라인 등을 구비하고 있다. 또한, 각 ECU에는 통신 라인(L)을 통해 서로 통신 처리를 행하기 위한 통신 제어부가 내장되어 있고, 서로 데이터를 송수신할 수 있도록 되어 있다.
엔진ECU(13)에는 엔진(11)의 상태를 검출하는 각종 센서로부터의 출력 신호를 인입함과 아울러 엔진(11)에 설치된 각종 액츄에이터에 구동 신호를 출력하는 신호 입출력부가 내장되어 있다. 즉, 이 엔진ECU(13)의 신호 입출력부에는 액셀러레이터 페달의 밟음량을 검출하는 액셀러레이터 개도 센서, 흡입 공기량을 검출하 는 에어 플로우 미터(air flow meter), 흡입 공기의 온도를 검출하는 흡기 온도 센서, 스로틀 밸브의 개도를 검출하는 스로틀 개도 센서, 냉각수 온도를 검출하는 수온 센서, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서, 차량 구동축의 회전으로부터 차속을 검출하는 차속 센서, 점화 스위치 등의 센서·스위치류가 접속됨과 아울러, 엔진(11)의 기통마다 설치된 인젝터(injector), 점화용의 고전압을 발생하는 점화기, 연료탱크로부터 연료를 펌핑하여 인젝터에 공급하는 연료 펌프, 엔진(11)의 흡기관에 설치된 스로틀 밸브를 개폐하기 위한 스로틀 구동 모터라는 엔진 제어를 위한 각종 액츄에이터가 접속되어 있다. 엔진ECU(13)은 R0M에 기억된 제어 프로그램에 따라서 소정의 엔진 제어 처리를 행한다.
CVTECU(14)에는 무단 변속기(1)의 상태를 검출하는 각종 센서로부터의 출력 신호를 인입함과 아울러, 무단 변속기(1)에 설치된 각종 액츄에이터에 구동 신호를 출력하기 위한 신호 입출력부가 내장되어 있다. 즉, 동 도면에서도 도시된 바와 같이, 이 CVTECU(14)의 신호 입출력부에는 무단 변속기(1)의 입력축 회전수(Nin)를 검출하는 입력축 회전수 센서, 무단 변속기(1)의 출력축 회전수(Nout)를 검출하는 출력축 회전수 센서, 차량 구동축의 회전으로부터 차속(V)을 검출하는 차속 센서, 작동유의 온도를 검출하는 유온 센서, 제 2 풀리 내의 유압[후술하는 벨트 클램핑 압력(POUT)]을 검출하는 벨트 클램핑 압력 센서, 운전자의 브레이크 조작을 검출하는 스톱 램프 스위치, 현재의 시프트 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서라는 센서·스위치류가 접속됨과 아울러, 무단 변속기(1)의 변속을 제어하는 변속 솔레노이드, 무단 변속기(1)의 벨트의 미끄럼을 억제하기 위해 그 벨트의 클램핑 압력을 제어하는 벨트 클램핑 압력 솔레노이드, 변속 제어에 사용되는 유압의 소스 압력이 되는 라인 압력을 제어하는 라인 압력 제어 솔레노이드, 토크 컨버터(16)의 입·출력축을 체결하는 후술되는 락업 클러치(lockup clutch)의 체결력을 조작하기 위한 락업 압력 솔레노이드라는 변속 제어를 위한 각종 액츄에이터가 접속되어 있다. CVTECU(14)는 ROM에 기억된 제어 프로그램에 따라서 후술하는 변속 제어 처리를 행한다.
토크 컨버터(16)는 엔진(11)의 동력을 차축에 원활하게 전달하기 위한 것이며, 엔진(11)의 출력축에 연결된 펌프 임펠러(pump impeller)(21), 그 토크 컨버터(16)의 출력축에 연결된 터빈 라이너(turbine liner)(22), 이들 사이에 배치되어 내부 오일의 흐름을 바꾸는 스테이터(stator)(23), 및 소정 조건에 의해 펌프 임펠러(21)와 터빈 라이너(22)를 체결하는 락업 클러치(24) 등을 구비하고 있다.
전후진 전환 장치(17)는 유성 기어로 이루어지고, 토크 컨버터(16)의 출력축에 연결된 선 기어(31), 무단 변속기(1)의 입력축에 연결된 캐리어(32), 브레이크(33)에 연결된 링 기어(34)를 구비하고 있다.
무단 변속기(1)는 구동측에 배치된 입력축과 연결된 제 1 풀리(2), 종동측에 배치된 출력축과 연결된 제 2 풀리(3), 및 이들 제 1 풀리(2)와 제 2 풀리(3) 사이에 걸쳐진 V벨트(4)를 구비하고, 입력축으로부터 전달된 토크를 출력축으로 전달한다. 이 무단 변속기(1)는 제 1 풀리(2)의 홈 폭을 유압 제어에 의해 변화시키는 한편, 제 2 풀리(3)의 V벨트(4)로의 클램핑 압력을 유압 제어에 의해 유지하고, 각 풀리에 있어서의 V벨트(4)의 권취 지름을 각각 변화시킴으로써 입력축과 출력축의 회전수의 비인 변속비를 연속적으로 변화시킨다. 이들 제 1 풀리(2) 및 제 2 풀리(3)의 유압 제어는 유압 제어 장치(40)에 의해 행해지지만, 그 상세한 설명에 대해서는 후술한다.
감속 기어(18)는 차축의 회전 방향을 엔진(11) 출력축의 회전 방향에 일치시키는 것이다. 즉, 무단 변속기(1)에 있어서 그 입력축과 출력축 사이에서 회전 방향이 반전하지만, 감속 기어(18)는 그 반전된 출력축의 회전 방향을 더욱 반전시켜서 입력축의 회전 방향에 일치시키는 것이다.
디퍼렌셜(19)은 감속 기어(18)의 출력을 좌우의 구동륜(12)에 각각 연결되는 액슬 샤프트(axle shaft)에 전달함과 아울러, 차량이 커브를 주행할 때의 좌우 구동륜(12)의 회전 차이를 흡수하여 차량의 부드러운 주행을 실현시킨다.
이어서, 상기한 무단 변속기의 구성 및 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 무단 변속기의 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다.
무단 변속기(1)는 제 1 풀리(2), 제 2 풀리(3) 및 V벨트(4)로 이루어지는 변속 기구와, 이 변속 기구의 동작을 유압 제어하는 유압 제어 장치(40)로 구성된다. 이 유압 제어 장치(40)는 CVTECU(14)로부터 출력된 제어 지령 신호에 의거한 유압 제어를 행한다.
제 1 풀리(2)는 무단 변속기(1)의 입력축(41)과 일체로 형성된 고정륜(42)과 고정륜(42)에 대향 배치된 가동륜(43)을 가진다. 이들 고정륜(42)과 가동륜(43) 사이에는 V벨트(4)를 끼우는 테이퍼 형상의 홈부가 형성되어 있다. 또한, 가동륜(43)의 V벨트(4)와 반대측에는 가동륜(43)과의 사이에서 용적(容積) 가변의 제 1 챔버 (44)를 형성하는 케이스(45)가 입력축(41)에 일체로 형성되어 있다. 입력축(41)의 내부에는 유압 제어 장치(40)의 제어에 의해 제 1 챔버(44)의 작동유를 급배하기 위한 유로(46)가 형성되어 있다. 그리고, 이 제 1 챔버(44)의 유량을 조정함으로써 가동륜(43)을 고정륜(42)에 근접 또는 이간시키는 방향으로 동작시켜서 V벨트(4)의 권취 지름을 변화시킨다.
제 2 풀리(3)는 무단 변속기(1)의 출력축(51)과 일체로 형성된 고정륜(52)과, 고정륜(52)에 대향 배치된 가동륜(53)을 가진다. 이들 고정륜(52)과 가동륜(53) 사이에는 V벨트(4)를 끼우는 테이퍼 형상의 홈부가 형성되어 있다. 또한, 가동륜(53)의 V벨트(4)와 반대측에는 가동륜(53)과의 사이에서 용적 가변의 제 2 챔버(54)를 형성하는 챔버 벽(55)이 출력축(51)에 일체로 형성되어 있다. 출력축(51)의 내부에는 유압 제어 장치(40)의 제어에 의해 제 2 챔버(54)의 작동유를 급배하기 위한 유로(56)가 형성되어 있다. 그리고, 제 2 챔버(54)의 유량을 조정함으로써 가동륜(53)을 고정륜(52)에 근접 또는 이간시키는 방향으로 동작시켜서 V벨트(4)로의 클램핑 압력을 유지한다.
즉, 유압 제어 장치(40)의 제어에 의해 제 1 풀리(2) 및 제 2 풀리(3)에 있어서의 V벨트(4)의 권취 지름을 각각 변화시킴으로써 입력축과 출력축 사이의 변속비가 연속적으로 변화된다. 그 때, 제 2 풀리(3)의 클램핑 압력에 의해 V벨트(4)가 각 풀리에 대해 미끄러지는 것을 방지 또는 억제하고 있다.
유압 제어 장치(40)는 오일 펌프(15)에 의해 유압원으로부터 펌핑된 작동유를 이용하여 라인 압력을 생성하는 라인 압력 제어 장치(60), 라인 압력을 이용하 여 제 1 풀리(2)의 제 1 챔버(44)의 유량을 제어하는 제 1 유량 제어 장치(70), 및 라인 압력을 감압하여 제 2 풀리(3)로 공급하는 벨트 클램핑 압력을 생성하는 벨트 클램핑 압력 제어 장치(80)를 구비하고 있다.
라인 압력 제어 장치(60)는 소스 압력이 되는 라인 압력을 생성하기 위해서 동작하는 라인 압력 제어 밸브(61)와, 이것을 동작 제어하는 라인 압력 제어 솔레노이드(62)(「라인 압력 제어 액츄에이터」에 해당함)를 구비한다. 라인 압력 제어 솔레노이드(62)는 라인 압력이 CVTECU(14)의 지령에 의거하여 공급되는 전류값에 따른 크기가 되도록 라인 압력 제어 밸브(61)를 구동한다.
제 1 유량 제어 장치(70)는 라인 압력 제어 장치(60)에서 생성된 라인 압력을 이용하여 제 1 풀리(2)의 제 1 챔버(44)로 유출입하는 작동유의 유량을 제어한다. 제 1 유량 제어 장치(70)는 그 작동유의 유량을 증가시키도록 동작하는 업(up) 변속 밸브(71) 및 이것을 동작 제어하는 업 변속 솔레노이드(72)와, 그 작동유의 유량을 감소시키도록 동작하는 다운(down) 변속 밸브(73) 및 이것을 동작 제어하는 다운 변속 솔레노이드(74)를 구비한다.
업 변속 솔레노이드(72) 및 다운 변속 솔레노이드(74)는 각각 CVTECU(14)의 지령에 의거하여 통전이 온·오프되는 듀티(duty) 제어에 의해 동작한다. 업 변속 솔레노이드(72)는 그 공급되는 전류의 듀티비에 따른 개구 면적이 얻어지도록 업 변속 밸브(71)를 구동하여, 라인 압력의 작동유의 제 1 챔버(44)로의 급입량(給入量)을 조정한다. 한편, 다운 변속 솔레노이드(74)는 CVTECU(14)의 지령에 의거하여 공급되는 전류의 듀티비에 따른 개구 면적이 얻어지도록 다운 변속 밸브(73)를 구 동하여, 제 1 챔버(44)내로부터의 작동유의 배출량을 조정한다.
즉, 변속 제어를 정지할 경우에는 업 변속 솔레노이드(72) 및 다운 변속 솔레노이드(74)로의 통전을 정지한다. 시프트 다운 변속 제어를 행할 경우에는 업 변속 솔레노이드(72)로의 통전을 정지한 상태에서 다운 변속 솔레노이드(74)로 CVTECU(14)의 지령에 의거한 듀티비로 통전을 행한다. 시프트 업 변속 제어를 행할 경우에는 다운 변속 솔레노이드(74)로의 통전을 정지한 상태에서 업 변속 솔레노이드(72)로 CVTECU(14)의 지령에 의거한 듀티비로 통전을 행한다.
벨트 클램핑 압력 제어 장치(80)는 라인 압력 제어 장치(60)에서 생성된 라인 압력을 감압하는 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)와, 이것을 동작 제어하는 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)(「벨트 클램핑 압력 제어 액츄에이터」에 해당함)를 구비한다. 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)는 벨트 클램핑 압력이 CVTECU(14)의 지령에 의거하여 공급되는 전류값에 따른 크기가 되도록 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)를 구동한다.
그리고, CVTECU(14)는 목표값이 되는 변속비인 목표 변속비와 현재의 변속비인 실제 변속비의 편차를 이용한 피드백 제어를 행한다. 즉, 제어량을 목표 변속비와 실제 변속비의 차이에 비례한 크기로 함으로써 실제 변속비를 목표 변속비에 서서히 근접시키는 비례 제어, 비례 제어만으로는 해소할 수 없는 정상(定常) 편차를 감소시키기 위한 적분 제어, 및 시정수를 작게 해서 실제 변속비를 목표 변속비에 신속히 근접시키기 위한 미분 제어를 포함하는 PID제어를 행하고, 변속 제어를 위해 각 솔레노이드로 출력해야 할 제어 지시값을 연산한다. 유압 제어 장치(40)에 서는 이 제어 지시값에 의거하여 각 솔레노이드가 구동되어 각 밸브를 동작 제어하고, 목표 변속비가 얻어지도록 제 1 챔버(44)로 급배하는 작동유의 유량 및 제 2 챔버(54)로 급배하는 작동유의 압력(벨트 클램핑 압력)을 조정한다.
이어서, 본 실시형태에 의한 무단 변속기의 제어 방법에 대해서 설명한다.
이 유압 학습 방법은 벨트 클램핑 압력의 제어 지시값으로서 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)로 출력되는 벨트 클램핑 압력 지시값과, 라인 압력의 제어 지시값으로서 라인 압력 제어 솔레노이드(62)로 출력되는 라인 압력 지시값을 학습하는 것이다. 도 3은 이 유압 학습 방법이 적용되는 무단 변속기의 주요부의 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 4는 CVTECU가 실행하는 유압 학습 처리의 일례를 나타내는 기능 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 이 무단 변속기(1)에 있어서는 라인 압력 제어 밸브(61)를 제어하는 라인 압력 제어 솔레노이드(62)와, 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)를 제어하는 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)가 별개 독립된 유압 액츄에이터로서 설치되어 있다.
여기에서는, 유압 제어 장치(40)를 구성하는 구조체의 치수나 형상 등의 변동이나 유압 액츄에이터의 전기적 특성의 변동 등에 의해 설계 단계에서 디폴트(default)로 설정된 라인 압력 지시값 및 벨트 클램핑 압력 지시값에 의해서는 목표값이 되는 라인 압력, 벨트 클램핑 압력이 얻어지지 않을 경우를 고려하여 각 유압의 지시값을 미리 보정한다. 즉, 이 유압 학습 방법에서는 벨트 클램핑 압력(POUT)의 제어 지시값으로서 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)로 출력되는 벨 트 클램핑 압력 지시값과, 라인 압력(PL)의 제어 지시값으로서 라인 압력 제어 솔레노이드(62)로 출력되는 라인 압력 지시값을 미리 보정하고, 이것을 학습하여 이후의 제어에 반영시킨다.
CVTECU(14)는 상기한 벨트 클램핑 압력 센서로부터 출력된 벨트 클램핑 압력을 나타내는 유압 센서 신호를 취득하여, 라인 압력 지시값 및 벨트 클램핑 압력 지시값에 대해서 후술하는 학습 보정을 행하며, 보정 후의 라인 압력 지시값 및 벨트 클램핑 압력 지시값을 각각 라인 압력 제어 솔레노이드(62), 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)로 각각 출력한다.
도 4에 도시한 바와 같이, CVTECU(14)에서는 벨트 클램핑 압력 센서로부터 출력된 유압 센서 신호로서의 센서 전압을 대응 맵(map)등을 이용하여 현재의 벨트 클램핑 압력을 나타내는 물리값인 실제 벨트 클램핑 압력으로 변환하고, 벨트 클램핑 압력 보정부(91)에서 현재의 벨트 클램핑 압력 지시값을 보정한다. 구체적으로는, 벨트 클램핑 압력 지시값 산출부(92)에서 CVTECU(14)가 현재 출력되고 있는 벨트 클램핑 압력 지시값을 산출하고, 보정값 산출부(93)에서 이 현재의 벨트 클램핑 압력 지시값과 실제 벨트 클램핑 압력의 차압으로부터 필요한 보정값을 산출한다. 그리고, 현재의 벨트 클램핑 압력 지시값에 산출된 보정값을 가산해서 새로운 벨트 클램핑 압력 지시값으로 하여, 이후의 제어에 있어서는 이것을 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)로 출력한다. 예를 들면, 현재의 벨트 클램핑 압력 지시값은 3.0Mpa인 것에 대해 실제 벨트 클램핑 압력은 2.8Mpa로 되어 있을 경우에는 그 차압인 0.2Mpa를 가산한 3.2Mpa를 새로운 벨트 클램핑 압력 지시값으로서 설정한다. 이것에 의해, 다음번 이후의 유압 제어에 있어서는 3.0Mpa를 얻으려고 할 때에 벨트 클램핑 압력 지시값이 자동적으로 3.2Mpa로 변경되어서 출력되어, 3.0Mpa의 실제 벨트 클램핑 압력을 정확하게 얻으려고 하는 것이다.
한편, CVTECU(14)에서는 상기한 바와 같이 벨트 클램핑 압력 센서로부터 출력된 센서 전압을 현재의 벨트 클램핑 압력을 나타내는 물리값인 실제 벨트 클램핑 압력으로 변환한 후, 이 실제 벨트 클램핑 압력에 의거하여 현재의 라인 압력인 실제 라인 압력을 산출한다. 즉, 여기에서는 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)의 밸브 개도를 최대로 함으로써 감압이 없는 상태로 하여 실제 벨트 클램핑 압력이 실질적으로 실제 라인 압력과 동등해지도록 한다. 그리고, 이 실제 벨트 클램핑 압력을 측정함으로써 실제 라인 압력을 산출했다고 간주하는 것이다. 다만, 라인 압력 지시값을 실제 벨트 클램핑 압력으로 설정 가능한 최대값보다 크게 설정하더라도 실제 벨트 클램핑 압력은 그것보다 큰 값을 취할 수 없기 때문에, 실제 라인 압력과 실제 벨트 클램핑 압력이 동등해지지 않게 되어 실제 라인 압력을 산출할 수 없게 된다. 이 때문에, 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정은 실제 벨트 클램핑 압력으로 설정 가능한 최대값까지의 범위에서 행하도록 하고 있다.
그리고, 라인 압력 보정부(94)에서 라인 압력 지시값을 보정한다. 구체적으로는, 라인 압력 지시값 산출부(95)에서 CVTECU(14)가 현재 출력하고 있는 라인 압력 지시값을 산출하고, 보정값 산출부(96)에서 이 현재의 라인 압력 지시값과 실제 라인 압력의 차압으로부터 필요한 보정값을 산출한다. 그리고, 현재의 라인 압력 지시값에 산출된 보정값을 가산해서 새로운 라인 압력 지시값으로 하고, 이후의 제 어에 있어서는 이것을 라인 압력 제어 솔레노이드(62)로 출력한다. 예를 들면, 현재의 라인 압력 지시값은 5.0Mpa인 것에 대해 실제 라인 압력은 5.2Mpa으로 되어 있을 경우에는 그 차압인 -0.2Mpa를 가산한 4.8Mpa를 새로운 라인 압력 지시값으로서 설정한다. 이것에 의해, 다음번 이후의 유압 제어에 있어서는 5.0Mpa를 얻으려고 할 때에 라인 압력 지시값이 자동적으로 4.8Mpa로 변경되어서 출력되어, 5.0Mpa의 라인 압력을 정확하게 얻으려고 하는 것이다.
이어서, 무단 변속기의 제어 방법의 구체예에 대해서 설명한다. 도 5는 CVTECU가 실행하는 유압 학습 처리의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 동 도면에 있어서는 횡축이 시간의 경과를 나타내고, 종축이 상단으로부터 엔진 회전수, 제어 지시값, 학습 완료 플래그의 상태를 각각 나타내고 있다.
이 유압 학습 처리에서는 우선, 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정을 실행하고, 그 학습 보정의 종료 후, 계속해서 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행한다.
벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 처리에 있어서는 벨트 클램핑 압력의 소스 압력이 되는 라인 압력을 확보하기 위해 학습 개시와 동시에 라인 압력 지시값을 최대 압력으로 고정해서 라인 압력 제어 밸브(61)가 전개(全開) 상태가 되도록 해둔다. 또한, 유압원으로부터 작동유를 펌핑하는 오일 펌프(15)의 발생 유압을 확보하기 위해 오일 펌프(15)를 구동하는 엔진(11)의 아이들 회전수를 필요량 업(up)시켜둔다.
그리고, 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정을 개시하지만, 그 전에 벨트 클램핑 압력 지시값을 연속적으로 상승 및 하강시켜서 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)를 일단 전개 상태로 한 다음 초기 상태[단계(A) 상태]로 설정함으로써 유압 히스테리시스의 영향이 없는 상태로 한 후, 벨트 클램핑 압력 지시값을 저압의 지시값(A)으로부터 단계적으로 B, C, D, E로 승압시켜 간다.
여기에서, 상기 유압 히스테리시스에 관하여 설명해둔다.
도 6은 솔레노이드 구동의 제어 밸브를 사용한 유압 제어의 히스테리시스의 영향의 예를 나타내는 설명도이다. 동 도면에 있어서는 횡축이 솔레노이드에 공급되는 전류값을 나타내고, 종축이 유압을 나타내고 있다.
즉, 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81) 등의 유압 밸브는 승압(昇壓)측과 강압(降壓)측에서 유압의 특성이 변화될 경우가 있다. 이것은 유압 밸브내로 이물이 맞물려 들어간 경우나 유압 밸브의 제조 불량 등에 기인하고 있다. 이 때문에, 상기한 바와 같이 유압을 최저압과 최고압 사이에서 승강압시켜 유압 히스테리시스의 발생 요인이 되는 이물을 배제한다.
그리고, 각 단계에 있어서 상기한 실제 벨트 클램핑 압력이 측정되고, 그 실제 벨트 클램핑 압력과 그 때의 벨트 클램핑 압력 지시값의 차압을 이용하여 상기한 유압 학습 처리를 실행한다.
도 7(A), (B)는 학습 보정의 각 단계에 있어서의 실제 벨트 클램핑 압력의 측정 타이밍을 나타내는 설명도이다. 도 7(A) 및 (B) 중 어느 것에 있어서도 횡축이 시간을 나타내고, 종축이 유압(벨트 클램핑 압력)을 나타내고 있다.
도 7(A)에 도시한 바와 같이, 스텝 형상의 지시 압력(벨트 클램핑 압력 지시 값)을 출력하더라도 실제 압력(실제 벨트 클램핑 압력)이 나타나기 까지는 응답 지연이 존재한다. 이 때문에, 이 지연 기간에 실제 벨트 클램핑 압력을 측정하면 벨트 클램핑 압력 지시값의 차압이 실제보다도 크게 산출되어버린다. 따라서, 이 지연 기간에 있어서는 측정을 행하지 않고, 실제 압력의 추종이 완료된 구간(도시한 측정 기간)에서 실제 벨트 클램핑 압력의 측정을 실시하도록 하고 있다. 이 지연 기간에 대해서는 미리 산출해두고, 실제 벨트 클램핑 압력의 샘플링의 타이밍에 반영시켜 둔다.
또한, 도 7(B)에 도시한 바와 같이, 이 학습 보정 처리에서는 각 단계에 있어서 보정값을 복수회 산출하여(본 실시형태에서는 4회), 그 평균값을 보정값으로서 벨트 클램핑 압력 지시값의 산출에 사용한다. 즉, 복수의 벨트 클램핑 압력 지시값을 Ptgt(i)[i: 도 5의 단계(A∼E)], 복수의 실제 벨트 클램핑 압력의 측정값을 Preal(i)라고 하면, 그 때의 보정값 GP(i)는 하기 식(1)과 같이 표현된다.
GP(i) = Ptgt(i)-{Preal(i)(1)+Preal(i)(2)+Preal(i)(3)+Preal(i)(4)}/4
···(1)
이 보정값은 장치의 교환이나 경년 변화 등의 특별한 사정이 없는 한, 원칙적으로 한번만 설정하면 되기 때문에, EEPROM이나 스탠바이 램(standby RAM)(점화 스위치가 오프되어도 배터리에 의해 데이터를 유지할 수 있는 메모리) 등의 비휘발성 메모리에 기억해서 항상 사용한다.
또한, 여기에서 산출된 보정값[GP(A)∼GP(E)]은 세트로 한 그룹 데이터로서 기억해두지 않으면 안된다. 이 때문에, 점화 스위치가 오프되는 등, 어떠한 요인으 로 이 그룹 데이터의 기억 도중의 과정에서 학습 처리가 정지되고, 데이터가 복구될 수 없을 경우에는 그룹 데이터의 전 영역에 대해서 그 선두로부터 재차 학습 처리를 다시 한다.
도 5로 되돌아가서, 상기 보정 처리에 있어서의 최대 지시 압력(E)을 지시한 후에 강압하고, 학습 처리 개시시[단계(A)]에 출력된 것과 같은 벨트 클램핑 압력 지시값에 대응하는 실제 벨트 클램핑 압력을 다시 측정하여[단계(F)], 유압 히스테리시스의 발생의 유무 및 그 크기 등에 의해 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)가 불량품인지 여부를 확인한다. 불량품일 경우에는 이것을 교환하는 등의 조치를 취한다. 그리고, 이 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정이 완료된 후, 라인 압력 지시값을 초기 설정 상태로 함과 아울러 엔진의 아이들 회전수를 강하시킨다.
도 8은 학습 보정의 결과를 나타내는 개념도이며, 유압 액츄에이터의 출력 특성을 나타내고 있다. 동 도면에 있어서는 횡축은 벨트 클램핑 압력 지시값에 의거하는 솔레노이드로 공급되는 전류값을 나타내고, 종축은 그 때 발생하는 벨트 클램핑 압력을 나타내고 있다. 또한, 디폴트(default)로 있는 것이 학습 보정 전의 유압 특성을 나타내고, 학습 후로 있는 것이 학습 보정 후의 유압 특성을 나타내고 있다.
동 도면에 의하면, 예를 들면 학습 보정 전에 있어서 3.0Mpa의 벨트 클램핑 압력을 얻고자 하는 것이 지시되어 있었다면, 디폴트의 특성으로부터 솔레노이드로 0.6A의 전류값을 설정하게 되었다는 것이 된다. 그러나, 솔레노이드로 0.6A의 전류를 흘렸을 때에는 실제로는 벨트 클램핑 압력이 2.5Mpa밖에 얻어지지 않았다는 것 이 된다.
상기한 학습 보정에 의하면 이 때의 차압인 0.5Mpa가 예를 들면, 보정값GP(C)으로서 산출되고, 다음번의 벨트 클램핑 압력 지시값에 이 GP(C) = 0.5Mpa가 가산된다. 즉, 3.0Mpa의 벨트 클램핑 압력을 얻기 위해 새로운 벨트 클램핑 압력 지시값으로서 3.5Mpa가 설정된다. 그것에 의해, 솔레노이드에 0.5A의 전류값이 설정되게 되고, 그 결과, 3.0Mpa의 실제 벨트 클램핑 압력이 얻어지게 된다.
도 5로 되돌아가서, 이어지는 라인 압력 지시값의 학습 보정 처리에 있어서는 학습 개시와 동시에 벨트 클램핑 압력 지시값을 최대 압력으로 고정해서 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)가 전개 상태가 되도록 해둔다. 또한, 이 때 유압원으로부터 작동유를 펌핑하는 오일 펌프(15)의 발생 유압을 확보하기 위해 오일 펌프(15)를 구동하는 엔진(11)의 아이들 회전수를 필요량 업시킨다.
그리고, 라인 압력 지시값의 학습 보정을 개시하지만, 그 전에 라인 압력 지시값을 연속적으로 상승 및 하강시켜서 라인 압력 제어 밸브(61)를 일단 전개 상태로 한 다음 초기 상태[단계(G) 상태]로 되돌리고, 유압 히스테리시스의 영향이 없는 상태로 한다. 그 이유는 상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정의 경우와 마찬가지이다. 그리고, 벨트 클램핑 압력 지시값을 저압 지시값(G)으로부터 단계적으로 H, I, J, K로 승압시켜 실제 라인 압력과 그 때의 라인 압력 지시값의 차압을 이용하여 상기한 유압 학습 처리를 실행한다. 다만, 이 경우 상기한 바와 같이 실제 벨트 클램핑 압력을 실제 라인 클램핑 압력으로서 산출하기 위해 최대 지시 압력(K)은 벨트 클램핑 압력의 최대 압력을 초과하지 않는 값으로 설정한다.
그리고, 이 보정 처리에 있어서의 최대 지시 압력(K)을 지시한 후에 강압되고, 라인 압력 지시값의 학습 처리 개시시[단계(G)]에 출력된 것과 같은 라인 압력 지시값에 대응하는 라인 압력을 다시 측정하여[단계(L)], 유압 히스테리시스의 발생의 유무 및 그 크기 등에 의해 라인 압력 제어 밸브(61)가 불량품인지의 여부를 확인한다. 불량품일 경우에는 이것을 교환하는 등의 조치를 취한다. 그리고, 이 라인 압력 지시값의 학습 보정이 완료된 후, 벨트 클램핑 압력 지시값을 초기 설정 상태로 함과 아울러 엔진의 아이들 회전수를 강하시킨다.
또한, 이 라인 압력 지시값의 학습 보정 처리의 상세한 설명은 도 6 ∼ 도 8에 도시된 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 처리와 마찬가지이므로 그 설명에 대해서는 생략한다.
이상의 유압 학습 처리가 종료되면 상기 유압 학습 처리의 완료를 나타내는 「학습 완료 플래그」를 RAM에 설정한다. 따라서, 이후에 이「학습 완료 플래그」의 유무를 확인함으로써 이미 학습 보정이 이루어졌는지의 여부를 알 수 있다.
또한, 여기에서는 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 후에 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행하도록 했지만, 라인 압력 지시값의 학습 보정을 먼저 실행하고 그 후에 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정을 실행하도록 해도 좋다.
이어서, 무단 변속기의 유압 학습 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 도 9는 CVTECU가 실행하는 유압 학습 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 이하, 이 처리의 흐름을 스텝 번호(이하 「S」로 표기함)를 사용하여 설명한다.
우선, 유저나 작업자로부터의 외부 입력에 의해 유압 학습 보정의 개시 지시 를 접수하는 상태로 해둔다(S110). 그리고, 유압 학습 보정 개시의 지시가 있었는지의 여부를 판단하고(S120), 지시가 없을 경우에는(S120:NO), 처리를 종료한다.
한편, 유압 학습 보정 개시의 지시가 있었다고 판단하면(S120:YES), 상기한 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 처리를 실행한다.
즉, 우선 라인 압력 제어 솔레노이드(62)에 대해 라인 압력을 최대값으로 하는 라인 압력 지시값을 출력한다(S130). 그리고, 현재의 벨트 클램핑 압력 지시값을 산출함과 아울러(S140), 실제 벨트 클램핑 압력을 측정하고(S150), 양자의 차압으로부터 보정값을 연산한다(S160). 이 연산값은 예를 들면, RAM 상의 소정의 영역에 기억해둔다. 이 S130 ∼ S160의 처리를 벨트 클램핑 압력 지시값의 각 단계에 대해서 행한다.
그리고, 모든 단계에 있어서의 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정이 완료했는지의 여부를 판단하여(S170), 완료했다고 판단했을 경우에는(S170:YES) 라인 압력 지시값의 학습 보정으로 이행한다.
즉, 우선 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)에 대해 벨트 클램핑 압력을 최대값으로 하는 벨트 클램핑 압력 지시값을 출력한다(S180). 그리고, 현재의 라인 압력 지시값을 산출함과 아울러(S190), 실제 라인 압력을 산출하여(S200), 양자의 차압으로부터 보정값을 연산한다(S210). 이 연산값은 예를 들면, RAM 상의 소정의 영역에 기억해둔다. 상기 S180 ∼ S210의 처리를 라인 압력 지시값의 각 단계에 대해서 행한다.
그리고, 모든 단계에 있어서의 라인 압력 지시값의 학습 보정이 완료했는지 의 여부를 판단하여(S220), 완료했다고 판단했을 경우에는(S220:YES), 이어서 학습값에 이상이 없는지의 여부를 판단한다(S230).
이 학습값의 이상(異常)에 대한 판단은 예를 들면, 보정값이 각 단계마다 대소로 변동해서 선형적인 변화가 보여지지 않을 때나, 통상적으로는 불가능한 수치를 나타내는 등, 통상의 연산에서는 있을 수 없다고 판단될 수 있는 기준을 미리 설정해두고 그 조건을 구비했는지의 여부에 의해 판단한다. 그리고, 이상이 있다고 판단했을 경우에는(S230:NO) 일련의 처리를 종료한다. 이 경우, 학습 보정을 최초로부터 다시 할 수 있다.
S230에서 학습 보정값에 이상이 없다고 판단했을 경우에는(S230:YES), 상기 RAM에 기억된 모든 보정값을 그룹 데이터로서 EEPROM 등의 비휘발성 메모리에 기록한다(S240). 그리고, 정상적으로 기록이 종료했는지 여부를 판단하여(S250), 정상적으로 기록이 종료할 수 없었다고 판단했을 경우에는(S250:NO) 일련의 처리를 종료한다.
S250에서 정상적으로 기록이 종료되었다고 판단했을 경우에는(S250:YES) 소정의 표시 장치에 정상 완료 통지를 표시시킨다(S260). 또한, 이 통지는 차량의 램프나 부저를 이용하여 행하도록 해도 좋다.
그리고, 상기한 바와 같이 해서 산출된 학습 보정값을 그 후의 제어 지시값에 반영시키고(S270), 일련의 처리를 종료한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 유압 학습 방법은 라인 압력 제어 밸브(61)를 제어하는 라인 압력 제어 솔레노이드(62)와, 벨트 클램핑 압력 제어 밸브(81)를 제어하는 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)가 각각 설치된 유압 제어 장치(40)에 적용된다. 그리고, 벨트 클램핑 압력의 제어 지시값으로서 벨트 클램핑 압력 제어 솔레노이드(82)로 출력되는 벨트 클램핑 압력 지시값과, 라인 압력의 제어 지시값으로서 라인 압력 제어 솔레노이드(62)로 출력되는 라인 압력 지시값을 미리 학습한다. 이 때문에, 유압 제어 장치(40)가 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 함께 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는 설명하지 않았지만, EEPROM 등으로의 보정값 기억시에 점화 스위치가 오프된 경우에는 CVTECU(14)의 메인 릴레이(main relay)를 유지하고, EEPROM 등으로의 기억이 완료할 때까지 전원을 공급하도록 해도 좋다.
또한, EEPROM 등으로의 그룹 데이터의 기억 도중의 과정에서 배터리로부터의 전원이 차단되고, 그 기억이 중단된 경우에는 EEPROM에 미리 정해진 초기 데이터를 기록하고, 학습 보정되어 있지 않은 상태로 되돌리도록 해도 좋다.
또한, 벨트 클램핑 압력 지시값의 보정값 및 라인 압력 지시값의 보정값의 각 그룹 데이터가 EEPROM 등에 기억되는 도중의 과정에서 배터리가 오픈되어 그 기억 처리가 중단된 경우에, 어느 한쪽의 그룹 데이터의 기억이 완료되어 있을 경우에는 기억 처리가 중단된 그룹 데이터만 미리 정해진 초기 데이터를 기록하고, 다른쪽의 그룹 데이터는 그대로 유지되도록 해도 좋다.
또한, 상기한 학습 보정값의 그 후의 제어 지시값으로의 반영은 학습 보정 처리가 종료되어 일단 점화 스위치가 오프되고, 다시 점화 스위치가 온된 타이밍에 서 행하도록 해도 좋다.
또한, 상기한 학습 보정 처리에 있어서의 실제 벨트 클램핑 압력의 측정중의 소정 기간내에 벨트 클램핑 압력 센서의 측정값이 소정의 변화량 이상 변동되었을 경우, 벨트 클램핑 압력 센서의 측정값이 소정값 이상으로 상승하지 않고 고착되어 있을 경우, 각 유압 액츄에이터가 단선이나 단락 등에 의해 페일(fail)되었을 경우, 각 지시값과 측정값 사이에서 소정값 이상의 차압이 발생했을 경우, 단선이나 단락 등에 의해 엔진(11)의 아이들 회전수가 업되지 않게 되었을 경우, 및 소정 이상의 유압 히스테리시스를 검출했을 경우 등에는 정상적인 연산을 할 수 없다고 판단해서 학습 보정 처리를 종료하도록 해도 좋다.
또한, 상기한 학습 보정을 실시하고 있지 않은 상태에서 차량을 주행시키면, 라인 압력 및 벨트 클램핑 압력이 전자 제어 장치의 지령대로 되지 않을 가능성이 있고, 최악의 경우, 벨트 미끄럼 등이 발생할 가능성이 있다. 한편, 이 최악의 상태를 피하기 위해서 본래 필요한 유압에 대해 승압된 상태를 지시값으로 했을 경우에는 효율이 나빠지고, 연비의 악화로 이어진다.
이 때문에, 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정과 라인 압력 지시값의 학습 보정을 이러한 문제가 발생되지 않는 미리 설정된 소정기간에 자동적으로 연속해서 실행하도록 해도 좋다. 예를 들면, 이 학습 제어는 차량이 시장에 출시되어 주행하기 전에 완료될 필요가 있고, 무단 변속기(1)나 CVTECU(14)를 교환했을 경우에는 이전에 학습된 보정값이 최적이 아니게 되어버릴 경우가 있다. 따라서, 차량의 공장 출하 전의 기간, 또는 딜러(dealer) 등의 서비스 센터에서 CVTECU(14) 또 는 무단 변속기(1)의 교환을 행하고 차량을 유저에게 인도하기 전의 기간에 그 학습 보정을 실행하도록 해도 좋다. 또한, 상기 공장 출하시의 학습 보정은 학습 모드에서의 제어시에 행한다.
또한, 차량 운전시에 학습 보정을 행할 경우에는 드라이버(driver)에 위화감을 주지 않기 위해서, 그 때의 아이들 회전수의 업량은 학습 모드시의 학습 때의 아이들 회전수의 업량 보다도 적게 하는 것이 좋다.
또한, 차량이 시장에 출시된 후의 경년 변화 등에 의해 차량이 시장에 출시되기 전의 초기 단계에서 학습된 보정값이 최적이 아니게 되어버릴 경우도 있다. 예를 들면, 경년 변화 등에 의해 각 제어 밸브나 각 제어 액츄에이터의 특성이 변화되면 초기 단계에서의 학습 보정값은 최적이 아니게 되어 있을 가능성이 있다.
이 경우, 연월의 경과를 CVTECU(14)가 구비하는 타이머 등으로 측정하고, 어떤 시기에 학습 보정을 행하는 것도 고려되지만, 그 경년 변화를 파악하기 위해서는 수개월 또는 수년의 시간 경과를 측정할 필요가 있다. 이 때문에, 그 경과 시간을 CVTECU(14)에 설치된 컴퓨터로 측정하기 위해 대용량의 기억 장치가 필요하게 된다. 또한, 시간 경과 뿐만아니라 차량의 사용 빈도 등에 의해서도 열화 상태는 바뀐다고 생각된다.
따라서, 차량의 경년 변화를 파악하는 파라미터를 차량의 주행거리로 해서 그 차량의 주행거리를 추정하고, 차량이 소정의 주행거리 이상 주행했을 때에는 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 및 라인 압력 지시값의 학습 보정 중 적어도 한쪽을 실행하도록 해도 좋다. 이 주행거리는 예를 들면, 차량에 설치된 차륜 속도 센서에 의해 측정되는 차속을 시간에 관해서 적분하여 산출할 수 있다. 그리고, 그 주행거리가 예를 들면, 1OOOkm 마다 등으로 정해진 거리에 달했을 때에는 상기한 학습 제어를 행하도록 해도 좋다.
본 발명의 무단 변속기의 제어 방법 및 유압 학습 장치에 의하면, 라인 압력과 벨트 클램핑 압력이 별개로 제어되고, 각 유압 지시값이 각각 보정되어 이후의 제어에 반영된다. 이 때문에, 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 함께 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
상기한 바는 단지 본 발명의 원리의 예시로서만 고려되었다. 또한, 많은 수정과 변경이 당업자에 의해 용이하게 일어날 것이므로 본 발명을 도시되고 설명된 구성과 명세서에 정확하게 제한하는 것은 바람직하지 않다.
본 발명에 의하면, 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 각각 별개 독립된 유압 액츄에이터에 의해 제어하는 유압 제어 장치에 있어서 라인 압력과 벨트 클램핑 압력을 함께 정밀하게 제어할 수 있다.

Claims (23)

  1. 유압원의 유압을 제어해서 생성되는 라인 압력으로부터 제 2 풀리로 공급되는 벨트 클램핑 압력을 생성하는 무단 변속기의 제어 방법으로서;
    벨트 클램핑 압력 지시값과 실제 벨트 클램핑 압력값에 의거하여 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 학습 보정하는 벨트 클램핑 압력 학습 스텝과,
    라인 압력 지시값과 실제 라인 압력값에 의거하여 상기 라인 압력 지시값을 학습 보정하는 라인 압력 학습 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 벨트 클램핑 압력 학습 스텝은 상기 라인 압력의 제어량을 일정하게 한 상태에서 행하는 것이며,
    상기 라인 압력 학습 스텝은 상기 벨트 클램핑 압력의 제어량을 일정하게 한 상태에서 행하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 학습 보정시의 상기 라인 압력 지시값 보다도 크게 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 상기 라인 압력 지시값의 최대값 보다도 크게 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 벨트 클램핑 압력을 생성하는 밸브가 전개 상태가 되도록 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 라인 압력 지시값을 상기 벨트 클램핑 압력 지시값 보다도 크게 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 라인 압력 지시값을 상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 최대값 보다도 크게 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값을 유온에 따라 변경하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값을 유온에 따라 변경하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 및 상기 라인 압력 지시값의 학습 보정을 행할 때에는 상기 유압원으로부터 작동유를 펌핑하는 오일 펌프의 발생 유압을 확보하기 위해 상기 오일 펌프를 구동하는 엔진의 아이들 회전수를 업시키는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 아이들 회전수의 업량을 상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정시와 상기 라인 압력 지시값의 학습 보정시에 상이한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 라인 압력 지시값을 상기 벨트 클램핑 압력으로서 설정 가능한 최대 유압에 대응하는 값 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    제어 모드가 소정의 조작에 의해 학습 모드로 설정된 경우에 상기 라인 압력 학습 스텝 및 상기 벨트 클램핑 압력 학습 스텝의 적어도 하나를 행하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    차량의 주행거리를 추정하여 상기 차량이 소정의 주행거리 이상 주행했을 때에 상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 및 상기 라인 압력 지시값의 학습 보정 중 적어도 하나를 실행하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    차량의 운전시에 상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 및 상기 라인 압력 지시값의 학습 보정 중 적어도 하나를 행할 때에는 상기 유압원으로부터 상기 작동유를 펌핑하는 오일 펌프의 발생 유압을 유지하기 위해 상기 오일 펌프를 구동 하는 엔진의 아이들 회전수를 상기 차량의 비운전시에 학습 보정을 행할 경우의 엔진의 아이들 회전수 보다도 적게 하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값의 학습 보정에 있어서의 상기 라인 압력 지시값과, 상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정에 있어서의 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 각각 2점 이상 설정하여 단계적으로 학습 보정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 벨트 클램핑 압력 지시값의 학습 보정 및 상기 라인 압력 지시값의 학습 보정에 있어서 상기 실제 벨트 클램핑 압력을 측정할 때에 각 측정 개시 전에 각 지시값을 연속적으로 상승 및 하강시켜서 상기 벨트 클램핑 압력을 생성하는 밸브 및 상기 라인 압력을 생성하는 밸브에 있어서의 유압 히스테리시스의 영향을 해소하고,
    각 지시값을 저압의 지시값으로부터 단계적으로 승압시켜 갈 때에 상기 실제 벨트 클램핑 압력을 측정하여 최대 지시 압력을 지시한 후에 강압하고, 측정 개시 시의 상기 실제 벨트 클램핑 압력을 다시 측정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 지시값을 단계적으로 승압시켜 갈 때에 각각의 단계에 있어서의 지시값을 소정 시간 유지해서 유압 지시를 행하고, 승압 지시가 발생하고 나서 소정 시간 경과후로부터 다음의 승압 지시가 발생할 때까지의 기간에 상기 유압 지시값에 대한 상기 실제 벨트 클램핑 압력의 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값 및 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 단계적으로 학습 보정했을 때에 산출된 복수의 보정값을 각각 그룹 데이터로서 비휘발성 메모리에 기억하고,
    각 그룹 데이터의 상기 비휘발성 메모리로의 기억중에 상기 차량의 배터리로부터의 전원이 차단되고, 그 기억이 중단된 경우, 어느 한쪽의 그룹 데이터의 기억이 완료되어 있을 경우에는 기억 처리가 중단된 그룹 데이터에 대해서만 미리 정해진 초기 데이터를 기록하고, 기억이 완료된 다른쪽의 그룹 데이터는 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 라인 압력 지시값 및 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 단계적으로 학습 보정했을 때에 산출된 복수의 보정값을 각각 그룹 데이터로서 비휘발성 메모리에 기억하고,
    상기 보정값의 상기 라인 압력 지시값 및 상기 벨트 클램핑 압력 지시값으로의 반영은 학습 보정 처리가 종료해서 일단 차량의 점화 스위치가 오프되고, 다시 상기 점화 스위치가 온으로 된 타이밍에서 행하는 것을 특징이라고 하는 무단 변속기의 제어 방법.
  21. 유압원의 유압으로부터 라인 압력을 생성하는 밸브를 제어하기 위한 라인 압력 지시값을 산출하는 라인 압력 지시값 산출부,
    상기 라인 압력으로부터 제 2 풀리에 공급되는 벨트 클램핑 압력을 생성하는 밸브를 제어하기 위한 벨트 클램핑 압력 지시값을 산출하는 벨트 클램핑 압력 지시값 산출부,
    상기 벨트 클램핑 압력 지시값과 실제 벨트 클램핑 압력값에 의거하여 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 학습 보정하는 벨트 클램핑 압력 보정값 산출부, 및
    상기 라인 압력 지시값과 실제 라인 압력값에 의거하여 상기 라인 압력 지시값을 학습 보정하는 라인 압력 보정값 산출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 라인 압력 보정값 산출부에 의해 상기 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 벨트 클램핑 압력 지시값 산출부는 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 학습 보정시의 상기 라인 압력 지시값 보다도 크게 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 라인 압력 보정값 산출부에 의해 상기 라인 압력 지시값의 학습 보정을 실행할 때에는 상기 벨트 클램핑 압력 지시값 산출부는 상기 벨트 클램핑 압력 지시값을 상기 라인 압력 지시값의 최대값 보다도 크게 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 장치.
KR1020060005459A 2005-01-18 2006-01-18 무단 변속기의 제어 방법 및 제어 장치 KR100760255B1 (ko)

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