KR101238153B1

KR101238153B1 - 차량의 병렬형 변속기 내에서의 변속 단수 전환 제어 방법및 장치

Info

Publication number: KR101238153B1
Application number: KR1020050010301A
Authority: KR
Inventors: 마리안 프라이스너
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2013-02-27
Also published as: KR20060041679A; CN1721248A; US20050182544A1; JP2005226836A; EP1564446B1; JP4867054B2; EP1564446A3; ATE549550T1; US7337050B2; DE102005001981A1; EP1564446A2; CN100532173C

Abstract

본 발명은 차량의 병렬형 변속기 내의 변속 단수 전환, 무엇보다 풀 업 시프트를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 병렬형 변속기는 차량의 구동 엔진의 출력축과 변속기 출력축 사이에 병렬로 위치하는 2개의 변속기 분기를 포함하되, 각각의 변속기 분기의 입력축은 상기 변속기 분기에 할당된 클러치를 이용하여 변속기 출력축과 체결될 수 있고, 각각의 변속기 분기의 입력축은 적어도 하나의 사전 지정된 기어비를 가지는 변속기 출력축과 회전고정된 방식으로 연동될 수 있으며, 그럼으로써 일측 클러치는 개방되고 타측 클러치는 체결됨으로써 출력축과 입력축 사이의 기어비의 구동력 비차단식 전환이 이루어질 수 있으며, 그리고 기어비 전환이 이루어지는 동안 상기 클러치들에 의해 전달 가능한 토크는 사전 지정된 방식으로 제어되면서 변경되며, 구동 엔진의 부하에 있어서는 클러치들의 사전 지정된 슬립이 유지되는 방식으로 상기 부하가 조절되는 상기 방법에 관한 것이다.

차량, 병렬형 변속기, 풀 업 시프트, 출력축, 변속기 분기, 입력축, 클러치

Description

차량의 병렬형 변속기 내에서의 변속 단수 전환 제어 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A GEAR SHIFTING IN A PARALLEL SHIFT GEARBOX OF A VEHICLE}

도1은 구동 엔진의 사전 제어에 결부되는 변수를 설명하기 위한 다이아그램.

도2는 엔진 토크의 조절을 설명하기 위한 흐름도.

도3은 운전자 목표 토크의 변화와 함께 기어비 전환을 설명하기 위한 다이아그램.

도4는 도3과 유사한 다이아그램.

도5는 본 발명이 구현될 수 있는 공지된 차량 동력 전달 장치를 나타내는 개략도.

도6은 공지된 병렬형 변속기를 나타내는 기본적인 개략도.

도7은 3축식 병렬형 변속기의 실례에 따른 구성을 나타내는 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

10: 구동 엔진 12: 클러치 장치

14: 변속기 16: (변속기) 출력축

18: 카르단 샤프트 20: 차동 기어 장치

22: 후륜 24: 클러치 액추에이터

26: 액추에이터 28: 액추에이터

30: 제어 장치 32: 속도 센서

34: 속도 센서 36: 위치 센서

38: 실렉터 레버 40: 엔진 제어 유닛

42: 위치 센서 44: 액셀러레이터 페달

46: 속도 센서 48: 온도 센서

50: 센서 장치 52: 액추에이터

53: 부하 조정 부재 54: 센서

56: 전륜 58: (엔진) 출력축

60: 변속기 분기 62: 변속기 분기

64: 변속기 유닛 66: 변속기 유닛

68 작동 장치 70: 작동 장치

72: 입력축 74: 입력축

76: 클러치 부재 78: 작동 장치

80: 실렉터 부재 82: 시프팅 부재

본 발명은 차량의 병렬형 변속기 내에서 변속 단수 전환, 특히 풀 업 시프트 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근에 병렬형 변속기가 승용차의 용도로 그 관심이 증가하고 있다. 무엇보다 상기 병렬형 변속기는 통상적인 자동 유성기어식 변속기와 비교하여 연비 이점을 가능하게 하기 때문이다.

도5는 통상적인 차량의 동력 전달 장치를 도시하고 있다. 구동 엔진(2,10)는 클러치 장치(12)를 통해 변속기(14)와 연결되며, 이 변속기의 출력축(16)은 도시한 실시예에서 카르단 샤프트(18)와 차동 기어 장치(20)를 통해 차량의 후륜들(22)과 연결되어 있다.

클러치 장치(12)를 작동시키기 위해 클러치 액추에이터(24)가 제공되어 있다. 상기 변속기(14)를 작동시키기 위해 액추에이터(26)와 액추에이터(28)가 제공되어 있다. 상기 액추에이터들(24,26,28)은 마이크로 프로세서와 해당 기억장치를 구비한 전자 제어 장치(30)에 의해 제어된다. 상기 전자 제어 장치(30)의 입력부들은 상기 액추에이터들 내에 포함된 위치 센서 및 예컨대 변속기 축의 속도와 카르단 샤프트(34) 또는 변속기 출력축(16)의 속도를 검출하기 위한 속도 센서(32,34)와 연결되어 있다. 또한 상기 제어 장치(30)의 한 입력부는 상기 제어 장치(30)의 상이한 프로그램들을 활성화시킬 수 있도록 실렉터 레버(38)의 위치 센서(36)와 연결되어 있다.

상기 구동 엔진(10)의 제어를 위해 엔진 제어 장치(40)가 이용되며, 이 엔진 제어 장치의 입력들은 액셀러레이터 페달의 위치를 검출하기 위한 위치 센서(42); 내연기관의 크랭크축의 회전 속도를 검출하기 위한 속도 센서(46); 엔진 온도를 검출하기 위한 온도 센서(48); 엔진의 추가 작동 매개변수를 검출하기 위한 센서 장치(50); 그리고 상기 구동 엔진(10)의 부하 조정 부재(53)용 액추에이터(52)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서;와 연결되어 있다. 또한 전륜들(56)과 후륜들(22)의 회전 속도를 검출하기 위한 센서들(54)이 제공될 수 있으며, 이들 센서들은 엔진 제어 장치(40)와 연결된다. 상기 엔진 제어 장치(40)는 데이터 통신이 이루어지도록 하는 데이터 라인, 예컨대 CAN-BUS(58)를 통해 변속기 제어 장치(30)와 연결되어 있다.

도6은 클러치 장치(12)와 변속기(14)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 구동 엔진(10)의 출력축(58)은 2개의 병렬식 변속기 분기들(60,62)과 회전고정된 방식으로 연결되어 있으며, 상기 변속기 분기들은 각각 변속기 유닛(64,66)을 통해 출력축(16)과 회전고정된 방식으로 연결되어 있다. 상기 변속기 유닛들(64,66)은 통상적인 변속기일 수 있으며, 그 변속 기어들은 각각 공지된 방식으로 작동 장치(68,70)를 통해 회전고정된 방식으로 연결되어 있다. 클러치(K1) 또는 클러치(K2)는 액추에이터(24₁) 또는 액추에이터(24₂)를 이용하여 작동될 수 있다.

도7은 트윈 클러치 변속기 또는 병렬형 변속기의 구성을 도시하고 있다. 상기 변속기는 총 3개의 축을 포함하고 있는데, 다시 말해 2개의 입력축(72,74)을 포함하고 있으며, 이들 입력축은 상이한 휠 세트를 통해 공통의 변속기 출력축(16)과 회전고정된 방식으로 연결될 수 있다. 상기 휠 세트는 상호간에 영구적으로 연동되어 있다. 상기 입력축들(72,74)의 휠들은 공지된 방식으로 축 상에서 축방향으로 변위 가능한 클러치 부재들(76)을 이용하여 상기 축과 동기화되고 회전고정된 방식으로 연동될 수 있다. 클러치 부재(76)를 이동시키고 그에 따라 변속 단수를 전환시키기 위해, 실렉터 부재(80)와 시프팅 부재(82)를 포함한 작동 장치(78)가 제공되어 있되, 상기 실렉터 부재는 예컨대 액추에이터(26)(도4)에 의해 그리고 상기 시프팅 부재(82)는 액추에이터(28)에 의해 개별 변속 단수의 전환을 위해 공지된 방식으로 작동될 수 있다. 상기 클러치들(K1,K2)은 입력측의 경우 구동 엔진의 출력축(58)과 회전고정된 방식으로 연동되어 있다. 상기 클러치들(K1,K2)은 클러치 액추에이터들(24₁,24₂)(도6)에 의해 작동된다.

예를 들어, 만일 클러치(K1)는 체결되어 있으면서 상기 엔진 출력축(58)과 상기 변속기 출력축(16) 사이에는 변속기 분기(60)에 의해 정의되는 기어비가 도시한 실시예에서 그에 상응하게 제1단, 제3단 혹은 제5단의 변속 단수로 위치한다면, 클러치(K2)가 개방될 시에 변속기 분기(62)의 변속 단수들 중 어느 하나가 변속 전환될 수 있으며, 그럼으로써 오로지 상기 클러치(K1)는 개방시키고 동시에 상기 클러치(K2)는 체결시킴으로써 구동력은 상기 변속기 분기(60)의 변속 단수로부터 상기 변속기 분기(62)의 변속 단수로 자유로운 기어비 변경을 이루어지게 할 수 있게 된다.

이러한 변속 단수 또는 기어비 전환은 차량의 운전자를 위해 가능한 한 쾌적하게 이루어지되, 상기 실렉터 레버(38)의 위치에 따라, 상기 제어 장치(30) 내에서 상이한 프로그램이 구동될 수 있으며, 이 프로그램에 상응하게 변속 단수 전환이 가능한 신속하면서 스포티하게, 가능한 부드러우면서도 쾌적하게 혹은 그렇지 않으면 최적화된 방식으로 이루어질 수 있다.

그러므로 상기 클러치들(K1,K2)과, 상기 구동 엔진(10)의 부하 조정 부재의 작동은 예컨대 상기 제어 장치(30) 내에 저장되어 있는 프로그램에 상응하게 이루어지며, 상기 제어 장치(30)는 또한 버스(58) 및 제어 유닛(40)을 통해 상기 부하 조정 부재(53)의 액추에이터(52)도 작동시킬 수 있다.

독일 특허 출원 제DE 101 60 308 A1호로부터 공지되어 있는 점에서, 변속 단수 또는 기어비 전환은 우선적으로 체결되는 클러치에 의해 전달되는 토크를 우선적으로 약간 강하시키고 엔진 토크는 단시간에 강하된 클러치 토크 이상으로 증가시키며, 그럼으로써 클러치는 슬립 상태가 된다. 예컨대 10 내지 20 U/min의 슬립 속도는 변속 단수 전환 동안 클러치 액추에이터의 조절에 의해 유지된다. 새로운 기어비를 전달하는 클러치는 자체 액추에이터의 제어된 구동을 통해 체결되며, 그럼으로써 초기에 토크를 전달하는 클러치의 개방은 조절되면서 이루어지는데, 왜냐하면 토크를 전달하는 상기 클러치의 슬립 속도는 일정하게 유지되기 때문이다. "고정"-클러치가 완전하게 개방되면 곧바로 "새로운" 클러치는 전체 엔진 토크를 전달하며, 그런 다음 우선적으로 더이상 체결되지 않게 된다. 엔진과 상기 새로운 클러치의 엔진측 절반부는 슬립 속도가 더해진 변속기 입력축의 속도로써 회전하지만, 상기 새로운 클러치의 변속기측 절반부는 변속기 입력축의 속도로써 회전하기 때문에, 추후 엔진 토크가 상기 새로운 클러치의 클러치 토크 이하로 감소함으로써 엔진 속도는 새로이 유효한 변속기 입력축의 속도로 감속된다. 엔진의 감속은 추가의 토크를 제공하는데, 이 토크는 엔진의 플라이휠 내에 저장된 에너지로부터 유래하면서 변속기 입력축을 통해 변속기 출력축에 작용한다. 엔진 토크의 강하는 엔진의 감속에 기인하는 토크값에 상응하며, 그럼으로써 엔진의 감속에 의해 추가의 토크가 변속기 출력축에 인가되지 않게 된다. 그런 다음 상기 새로운 클러치는 완전하게 체결되고 엔진 토크는 자신의 원래의 값으로 복귀한다.

독일 특허 출원 제DE 103 08 700 A1호로부터 공지되는 점에서, 병렬형 변속기 또는 트윈 클러치 변속기의 기어비 전환이 구동력 없이 이루어지는 경우, 우선적으로 토크를 전달하는 클러치는 자신의 슬립 한계에 도달하고, 엔진 토크는 단기간에 상승하며, 그럼으로써 토크를 전달하는 상기 클러치는 비축된 에너지로써 슬립되고, "기존" 클러치에서 "새로운" 클러치로 전환될 시에 상기 새로운 클러치는 고착되지 않게 된다.

본 발명은 병렬형 변속기의 변속 단수 전환, 특히 풀 업 시프트를 모든 조건 하에서 가능한 한 쾌적하게 이루어지도록 허용할 수 있는 방법과 이 방법을 실행하기 위한 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 방법과 관련하는 목적의 부분은 차량의 병렬형 변속기 내에서의 변속 단수 전환, 특히 풀 업 시프트 제어 방법을 이용하여 해결된다. 이와 관련하여 상기 병렬형 변속기는 차량의 구동 엔진의 출력축과 변속기 출력축 사이에 병렬로 위치하는 2개의 변속기 분기를 포함하며, 상기 각각의 변속기 분기의 입력축은 상기 변속기 분기에 할당된 클러치를 이용하여 변속기 출력축과 연결될 수 있으며, 상기 각각의 변속기 분기의 입력축은 적어도 하나의 사전 지정된 기어비를 갖는 상기 변속기 출력축과 회전고정된 방식으로 연동될 수 있어, 일측 클러치는 개방되고 타측 클러치는 체결됨으로써 상기 엔진 출력축과 상기 변속기 출력축 사이의 기어비의 구동력 비차단식 전환이 가능하게 된다. 또한 상기 방법에서 기어비 전환이 이루어지는 동안 클러치들로부터 전달될 수 있는 토크는 사전 지정된 방법으로 제어되면서 변경되고, 상기 구동 엔진의 부하는 상기 클러치들의 사전 지정된 슬립이 유지되도록 조절된다.

그러므로 본 발명에 따른 방법에서, 상기 클러치들에 의해 전달될 수 있는 토크는 기어비 전환이 이루어지는 동안 제어되고, 다시 말해 확고하게 사전 지정된 프로그램에 따라 변경되고, 그에 반해 엔진 토크는 기어비 전환이 이루어지는 동안 사전 지정된 클러치 슬립이 유지되는 방식으로 변경된다. 이와 관련하여 제공되는 장점에 있어서, 변속기의 출력축에 작용하는 토크의 품질에 중요한 클러치 토크들은 상호간에 독립적이면서, 그에 따라 원하는 변속기의 출력토크와 관련하여 최적으로 제어될 수 있다. 이러한 조절의 목표는 기어비 변경을 개시하기 바로 전에 설정되었던 슬립을 유지하는 것에 있다. 상기 슬립의 상승은 운전자에 의해 엔진 속도의 방향 전환으로서 불편하게 느껴질 수도 있다. 슬립의 부호 변경도 마찬가지로 불편하게 느껴지는데, 왜냐하면 이는 변속기의 출력부에서의 토크 점프에 의해 인지될 수도 있기 때문이다.

그러므로 바람직하게는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라 기어비의 전환을 개시하기 전에 기존 기어비를 전달하는 클러치에서 사전 지정된 슬립이 설정되며, 이 슬립은 기어비 전환이 이루어지는 동안 유지된다.

바람직하게는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라서 기존 기어비를 전달하는 클러치의 토크는 기어비 전환이 이루어지는 동안 연속적으로 대략 영(0)으로 변경되고, 새로운 기어비를 전달하는 클러치의 토크는 연속적으로 대략 영(0)에서 사전 지정된 값으로 변경된다.

바람직하게는 상기 두 클러치들에 의해 전달될 수 있는 토크의 합은 기어비 전환이 이루어지는 동안 연속적으로 초기 값에서 최종 값으로 변경되며, 초기값과 최종값의 비는 기존 기어비와 새로운 기어비의 비와 같다.

클러치 슬립을 유지하기 위해, 구동 엔진의 부하는 바람직하게는 상기 클러치들에 의해 순간 전달될 수 있는 토크들의 합에 상응하게 사전 제어된다.

바람직하게는 상기 구동 엔진의 부하의 사전 제어는 하기 변수들, 즉

- 기존 기어비를 전달하는 입력축 가속도의 동역학적 성분,

- 기어비 전환이 개시되는 시점에서 구동 엔진의 속도의 가속도와 기존 기어비를 전달하는 입력축의 가속도 간의 차이로부터 제공되는 토크, 및

- 기어비 전환이 개시되는 시점에서 기존 기어비를 전달하는 클러치에서의 클러치 토크 오차 중 적어도 하나의 변수를 포함하는 추가 변수에 상응하게 추가적으로 제어된다.

상기 클러치들의 슬립을 일정하게 유지하기 위해, 상기 구동 엔진의 부하는 바람직하게는, 실제 슬립의 시간 도함수가 입력 변수로서 공급되는 미분 제어기를 이용하여 조절된다.

바람직하게는 상기 클러치들의 슬립을 일정하게 유지하기 위해서, 상기 구동 엔진의 부하는, 대체되거나 추가적인 방법으로 순간 슬립과 기어비 전환 개시 시 슬립 사이의 차이가 입력 변수로서 공급되는 비례 제어기를 이용하여 조절된다.

본 발명에 따른 목적에서 장치에 결부되는 부분은 차량의 병렬형 변속기 내에서의 변속 단수 전환, 특히 풀 업 시프트 제어 장치를 이용하여 해결된다. 이와 관련한 상기 병렬형 변속기는 차량의 구동 엔진의 출력축과 변속기 출력축 사이에 병렬로 위치하는 2개의 변속기 분기를 포함하며, 상기 각각의 변속기 분기의 입력축은 상기 변속기 분기에 할당된 클러치를 이용하여 변속기 출력축과 연결될 수 있고, 상기 각각의 변속기 분기의 입력축은 사전 지정된 적어도 하나의 기어비를 가지는 변속기 출력축과 회전고정된 방식으로 연동될 수 있어, 일측 클러치는 개방되고 타측 클러치는 체결됨으로써 엔진 출력축과 변속기 출력축 사이의 기어비의 구동력 비차단식 전환이 가능하다. 본 발명에 따른 상기 장치는

- 제1 변속기 분기의 클러치용 작동 장치,

- 제2 변속기 분기의 클러치용 작동 장치,

- 구동 엔진의 부하 조정 부재용 작동 장치,

- 제1 클러치 및 제2 클러치의 슬립을 검출하기 위한 센서 장치, 및

- 상기 작동 장치들 및 센서 장치들과 연결되어 있으면서, 특허 청구범위 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법이 실행되도록 상기 작동 장치들의 작동을 제어하기 위한 제어 장치를 포함한다.

본 발명은 다음에서 개략도에 따라 실례의 방식으로 추가의 명세와 더불어 보다 상세하게 설명된다.

본 발명에 따른 다음의 명세와 관련하여 예컨대 도5에 따른 차량의 동력 전달 장치와 결부되는 점에서, 클러치 액추에이터(24)는 제어 장치(30)에 저장된 프로그램에 상응하게 상기 제어 장치(30)에 의해 상호간에 무관하게 제어될 수 있는 2개의 액추에이터들을 포함하며, 상기 액추에이터들을 이용하여 두 클러치들(K1,K2)(도5와 도6)은 상호간에 무관하게 각각의 클러치에서 정의된 클러치 토크가 전달될 수 있는 방식으로 작동될 수 있다. 상기 클러치들의 슬립은 이 클러치들의 (속도 센서(46)에 의해 검출된)입력 속도와 센서(32)에 의해 검출되는 변속기 출력축(72,74)(도6)의 속도를 통해 산출되거나 혹은 (센서(34)에 의해 검출된) 변속기 출력축(16)의 속도와 (상기 제어 장치(30)에 의해 인지된) 각각 유효한 변속 단수들로부터 산출될 수 있다.

변속 단수 전환 또는 기어비 전환 동안, 기존 변속 단수의 클러치(기존 클러치)는 개방되고, 목표 변속 단수의 클러치(새로운 클러치)는 지정된 토크로 체결된다. 이때 차량에서 유효한 실제의 기어비 변경 또는 변속 단수 전환이 개시된다. 기존 클러치는 개방되고 새로운 클러치가 체결됨으로써, 변속기 출력축(16)에서 유효한 토크는 변속 단수 기어비에 상응하게 변경된다. 저킹 없는 전환을 위한 전제 조건은 전체 과정에서 두 클러치들이 슬립 상태로 유지되는 것에 있다. 클러치 토크는 제어되며, 그에 반해 엔진 토크는 조절된다. 조절은, 상기 구동 엔진(10)이 자신의 부하 조정 부재(53)의 위치를 변경함으로써, 제어되어 작동되는 클러치들의 슬립을 야기하는 토크를 상기 엔진 출력축(58)(도5)에 전달하는 방식으로 이루어진다. 상기 부하 조정 부재(53)의 위치의 조절 또는 상기 엔진 출력축(58)의 토크의 조절은 사전 제어 하에 실시되며, 상기 사전 제어에 본래의 조절이 중첩된다.

다음에서 도1에 따라서 상기 사전 제어가 보다 상세하게 설명된다. 상기 도1에 따른 가로 좌표에는 시간이 표시되며, 도1의 상부 그래프의 세로 좌표에는 상이한 토크들이, 그리고 하부 그래프의 세로 좌표에는 상이한 회전 속도들이 표시되어 있다. (t_Phase)는 사전 지정 가능한, 예컨대 실렉터 레버를 이용하여 활성화된 프로그램에 의해 지정된, 기어비 전환이 이루어지는 지속 시간을 나타낸다.

도1의 파선(I)은 구동 엔진의 출력축에서의 사전 제어된 토크를 표시하고 있다. 일점 쇄선 곡선(II)은 기존 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크를 나타낸다. 이점 쇄선 곡선(III)은 새로운 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 기어비 전환의 개시 전에 기존 클러치의 토크는 약간 강하되며, 그럼으로써 기존 클러치는 슬립 상태가 된다. 상기와 같이 프로그램에서 사전 지정될 수 있는 기존 클러치의 초기 슬립은 전체 기어비 전환 과정 동안 엔진 토크를 변경함으로써 일정한 값으로 유지되되, 상기 슬립은 기존 클러치 뿐 아니라 새로운 클러치에도 적용된다. 기존 클러치에 의해 전달되는 토크는 기어비 변경을 시작하면서부터 기어비 변경을 종료할 때까지 선형으로 사전 지정된 기어비 변경 지속 시간(t_Phase)에 상응하게 매우 작은 값까지 강하된다. 상기 새로운 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크는 선(III)에 따라 바람직하게는 선형으로 기어비 전환의 종료 시 최종값까지 제어되면서 증가되되, 기어비 변경의 종료 시에 상기 새로운 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크와 바람직하게는 기어비 변경의 개시 시에 상기 기존 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크의 비는 초기 기어비와 최종 기어비의 비와 같다. 다시 말해 예를 들어 풀 업 시프트 시에 최종 토크는 초기 토크보다 훨씬 더 크다. 이는 구동 엔진의 속도가 동일할 시에 변속기 출력은 보다 높은 기어단에서보다 보다 낮은 기어단에서 더 빠르게 회전하는 것과 같다. 사전 제어 직선(IV)은 각각 순간 전달 가능한 클러치 토크들로 이루어진 합과 동일하다. 즉, M_Cl,Alt + M_Cl,Neu이다.

직선(IV)에 따르는 사전 제어 토크에는 기존 변속기 입력축의 가속도로 이루어진 동역학적 부분에 상응하는 토크(M_{Dyn,Alt,Beginn})가 중첩된다. 즉, M_{Dyn, Alt} = J_Eng ·

_Alt이다. 상기 동역학적 부분은 기어비 전환이 이루어지는 동안 약간 감소한다.

추가적으로 중첩되는 초기에 기존 클러치에서 발생하는 클러치 토크 오차에 해당하는 항(M_Err)이 가산된다. 이와 관련하여 상기 클러치 토크 오차는 마찰값 오차 뿐 아니라 측정점 오차를 포함하며 자연히 기어비 변경의 종료 시에 영(0)으로 강하한다.

M_Err에 대해 다음이 적용된다:

M_{Dyn,Alt,Begin}은 기어비 변경의 개시 시에 결정된다. M_Err는 오로지 기존 클러치에만 적용되며 새로운 클러치에는 전달될 수 없는 토크이다. 그러므로 M_Err는 변속 단수 전환이 이루어지는 동안 영(0)으로 감소한다.

M_Acc는 기어비 전환의 초기에 측정되는, 엔진 속도의 가속도와 기존 변속기 입력축의 가속도 사이의 차이로부터 제공되는 토크이며 그 값은 하기와 같다:

그러므로, 사전 제어 엔진 토크의 경우 하기와 같이 구해진다:

상기 공식에 M_Err에 대한 전술한 공식을 적용하면, 시점(t) = 0인 경우에 하기와 같이 구해진다:

도1에 도시한 바와 같이,

이다.

사전 제어 엔진 토크(

)에는, 기어비 전환이 이루어지는 동안 선형으로 감소하는 토크(M_Acc)가 가산된다.

지속 시간(t_Phase)은 사전 설정이 가능하며, 기어비 전환이 이루어지는 동안 일정하게 유지된다.

회전 속도에 속하는 곡선에서, 파선 곡선(VI)은 엔진 속도(ω_Eng)의 특성곡선을, 일점쇄선(VII)은 "기존" 입력축의 회전 속도(ω_alt)를, 그리고 일점쇄선(VIII)은 "새로운" 입력축의 회전 속도(ω_Neu)를 나타낸다.

_Acc는 엔진 속도의 가속도에서 가속도(

_Alt)를 초과하는 그 부분을 나타낸다. 다시 말해, 하기와 같다:

시프트 전략의 목표는 기존 변속기 입력축의 가속도와 동일한 엔진 속도의 가속도(

_Eng)를 달성하는 것, 다시 말해,

_Acc= 0이 되도록 하는 것이다.

도1에 따라 설명되는, 구동 엔진으로부터 생성되는 토크의 사전 제어에는 클러치들의 슬립을 일정하게 유지하기 위해, 미분 제어기를 포함하는 조절이 중첩된다. 상기 미분 제어기는 입력 변수로서 실제 슬립(△ω_Act)의 시간 도함수를 이용한다. 이와 병행하여 비례 제어기가 활성화되는데, 이 비례 제어기의 입력값은 실제 슬립(△ω_Act)과 위상 초기 또는 기어비 변경 초기의 슬립(△ω_Anf)간의 차이를 포함한다. 비례 제어기의 과제는 슬립이 완전하게 제거되는 점을 억제하는 것에 있다. 상기 비례 제어기는 슬립의 절대값이 기어비 변경의 초기에 결정되었던 슬립보다 작아지게 되면 비로소 활성화된다.

도2에 따른 흐름도에 관련하여 다음에서 조절 루틴이 상술된다:

실행 직전의 기어비 전환을 지시하는 조절 루틴이 제어 장치(30)에 의해 트리거된다. 만일 기어 전환의 개시가 존재하면(t=0; 단계(90)), 초기 슬립(△ω_Anf)은 실제 또는 순간 슬립(△ω_Act)과 동일하게 세팅된다. 프로그램은 단계(92)로 진행시키며, 이 단계(92)에서 (△ω_Act)의 절대값이 (△ω_Anf)의 절대값보다 작거나 같은지 여부가 검사된다. 만일 조건이 충족되면, 단계(93)에서 비례 제어기에 의해 하기 변수에서 비례 엔진 토크(M_P)가 결정된다:

,

본 식에서 K는 저장된 비례 상수이다.

이어서, 프로그램은 단계(94)로 넘어가며, 이 단계에서 미분 제어기에 의해 미분 엔진 토크(

)가 산출되며, 그럼으로써 단계(95)에서 엔진 토크(M_Eng = M_Vorsteuer - M_D- M_P)가 설정된다.

상기 단계(92)의 조건이 존재하는 않는 경우에는, 상기 비례 엔진 토크는 단계(96)에서 영(0)으로 설정되며, 프로그램은 곧바로 단계(94)로 넘어가게 된다.

참조되는 점에서, 또 다른 방식의 조절 또한 가능하며, 반드시 미분 제어기와 비례 제어기가 모두 존재할 필요는 없다.

다음에서는 클러치 토크의 제어에 대해 상술된다:

도1에 따라 도시한 바와 같이, 기존 클러치의 클러치 토크(곡선 II)는 상기 기존 클러치가 완전하게 개방될 때까지 선형으로 감소된다. 중첩 기간 또는 기어비 전환의 지속 시간은 사전 결정되는데, 예컨대 각각 선택된 주행 프로그램에 따른다.

새로운 클러치의 클러치 토크는 기어비 전환이 이루어지기 전에는 영(0)으로 유지되며, 그럼으로써 클러치가 기어비 전환 시에 가능한 신속하게 토크 요건에 반응할 수 있으면서 변속기 내의 가능한 유격이 극복되는 점이 보장된다.

기어비 전환이 이루어지는 동안 운전자 목표 토크(M_FB)의 가능한 변화를 고려할 수 있도록 하기 위해, 새로운 클러치의 토크(M_{Cl, Neu})는 매 인터럽트 시마다 하기 공식에 따라 새로이 산출된다(도3 참조):

상기 식에서 t_Phase는 중첩 기간 또는 기어비 전환 기간이며, t는 실제 시간을, 그리고 t_step는 단계 길이를 나타낸다.

도3에 도시되는 내용은 하기와 같다:

곡선 a)는 운전자 목표 토크(M_FW)를, 곡선 b)는 기존 클러치의 설정 토크(M _{Cl, Alt, Soll})를, 곡선 c)는 기존 클러치의 실제 토크(M _{Cl, Alt, Ist})를, 곡선 d)은 새로운 클러치의 설정 토크(M _{Cl, Neu, Soll})를, 그리고 곡선 e)는 새로운 클러치의 실제 토크(M _{Cl, Neu, Ist})를 나타낸다.

클러치가 기어비 전환의 초기에 보다 빠르게 "반응하게"할 수 있도록 이전 클러치 토크에 병행하여 하기와 같이 추가의 클러치 토크가 계산된다:

min-함수의 매개변수는 실험에 따라 결정되며, 각각의 차량에 적응된다. 항상 상기 두 토크 (M' _Cl,Neu)와 (M'' _Cl,Neu) 중에 더 큰 토크가 이용된다.

도4에 따라서 토크(M_Cl,Neu)의 계산은 하기 공식에 따라 상술된다:

이때 중첩 기간(t_Phase)은 50ms이며, 단계 길이(t_step)는 10ms이고, 운전자 목표 토크(M_FM)는 초기에 100Nm에서 30ms 후에는 영(0)으로 감소한다. 중첩이 개시되기 전에, 새로운 클러치의 클러치 토크(M_Cl,Neu)는 영(0)이다. 새로운 클러치 토크(M_Cl,Neu)에 대해서는 하기의 값이 제공된다:

시점 t = 0일 때:

시점 t = 10 ms일 때:

시점 t = 20 ms일 때:

시점 t = 30ms(M_FWM = 0Nm)일 때:

시점 t = 40ms(M_FWM = 0Nm)일 때:

전술한 명세 내용으로부터 알 수 있듯이, 계산에 의해, 중첩 위상의 종료 시에 새로운 클러치의 토크가 운전자 목표 토크의 값에 상응하는 점이 보장된다.

엔진 토크의 증가는 더 이상 불가능하고 새로운 클러치는 실질적으로 가정된 토크보다 훨씬 더 많은 토크를 전달하는 전부하 시프트 시에, 사전 제어에 중첩되는 엔진 토크의 조절이 너무 강한 슬립 감소를 억제하기에 충분하지 않을 수도 있다. 이러한 경우에는 클러치들을 이용하여 반응하여야 한다. 상기 상황의 식별 시에 비트가 세팅되고 새로운 클러치의 "램프-업(ramp-up)" 또는 토크 상승은 중지된다.

본 발명에 따르면, 병렬형 변속기의 변속 단수 전환, 특히 풀 업 시프트를 모든 조건 하에서 가능한 한 쾌적하게 이루어지도록 허용할 수 있는 방법과 이 방법을 실행하기 위한 장치가 제공된다.

Claims

차량의 병렬형 변속기 내에서의 변속 단수 전환 제어 방법이며,

상기 병렬형 변속기는 차량의 구동 엔진(10)의 출력축(58)과 변속기 출력축(16) 사이에 병렬로 위치하는 제1 및 제2 변속기 분기(60,62)를 포함하며,

상기 제1 변속기 분기(60)의 제1 입력축(72)은 할당된 제1 클러치(K1)를 통해 변속기 출력축(16)과 연결될 수 있고, 제2 변속기 분기(62)의 제2 입력축(74)은 할당된 제2 클러치(K2)를 통해 변속기 출력축(16)과 연결될 수 있고, 제1 입력축(72)과 제2 입력축(74)은 적어도 하나의 사전 지정된 기어비를 갖는 변속기 출력축(16)과 회전고정된 방식으로 연동될 수 있어, 제1 클러치(K1)는 개방되고 제2 클러치(K2)는 폐쇄됨으로써 엔진 출력축(58)과 변속기 출력축(16) 사이의 기어비의 구동력 비차단식 전환이 가능하며,

제어 장치(30)는 구동 엔진(10)과 연결되며,

- 사전 제어 엔진 토크(M_Vorsteuer)는 제1 클러치(K1)과 제2 클러치(K2)에 의해 전달되는 순간 토크의 합에 따라 결정되고,

- 입력 변수로서의 제1 및 제2 클러치(K1, K2)의 실제 슬립값(△ω_Act)의 절대값이 기어비 변경 초기의 슬립값(△ω_Anf)의 절대값보다 작거나 같은지가 검사되고,

- 만일 그렇다면, 실제 슬립값(△ω_Act)과 초기 슬립값(△ω_Anf)의 차이로부터 비례 엔진 토크(M_P)가 비례 제어기에 의해 결정되고, 그렇지 않다면 비례 엔진 토크(M_P)가 0으로 셋팅되고,

- 실제 슬립값(△ω_Act)의 시간 도함수를 사용하여 미분 제어기에 의해 미분 엔진 토크(M_D)가 결정되고,

- 엔진 토크(M_Eng)는 사전 제어 엔진 토크(M_Vorsteuer), 비례 엔진 토크(M_P) 및 미분 엔진 토크(M_D)로부터 결정되고, 제1 및 제2 클러치(K1, K2)의 사전 결정된 슬립이 유지되는,

제어 단계를 수행하는 변속 단수 전환 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 기어비 전환이 개시되기 전에 기존 기어비를 전달하는 클러치에서 사전 지정된 슬립이 설정되고, 이 슬립은 기어비 전환이 이루어지는 동안 유지되는 변속 단수 전환 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기존 기어비를 전달하는 클러치의 토크는 상기 기어비 전환이 이루어지는 동안 연속적으로 대략 영(0)으로 변경되고, 새로운 기어비를 전달하는 클러치의 토크는 연속적으로 대략 영(0)에서 사전 지정된 값으로 변경되는 변속 단수 전환 제어 방법.
제3항에 있어서, 상기 두 클러치들에 의해 전달될 수 있는 토크들의 합은 기어비 전환이 이루어지는 동안 초기값으로부터 최종값으로 연속적으로 변경되고, 상기 초기값과 최종값의 비는 대략 기존 기어비와 새로운 기어비의 비와 같게 되는 변속 단수 전환 제어 방법.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 엔진의 부하의 사전 제어는 하기 변수들, 즉,

- 기존 기어비를 전달하는 입력축 가속도의 동역학적 성분,

- 기어비 전환이 개시되는 시점에서 상기 구동 엔진의 속도의 가속도와 기존 기어비를 전달하는 입력축의 가속도 간의 차이로부터 생성되는 토크, 및

- 기어비 전환이 개시되는 시점에서 기존 기어비를 전달하는 클러치에서 발생하는 클러치 토크 오차 중 적어도 하나를 포함하는 추가 변수에 상응하게 추가적으로 제어되는 변속 단수 전환 제어 방법.
삭제
삭제
차량의 병렬형 변속기 내에서의 변속 단수 전환 제어 장치이며,

상기 병렬형 변속기는 차량의 구동 엔진(10)의 출력축(58)과 변속기 출력축(16) 사이에 병렬로 위치하는 제1 및 제2 변속기 분기(60, 62)를 포함하며,

상기 제1 변속기 분기(60)의 제1 입력축(72)은 할당된 제1 클러치(K1)를 통해 변속기 출력축(16)과 연결될 수 있고, 제2 변속기 분기(62)의 제2 입력축(74)은 할당된 제2 클러치(K2)를 통해 변속기 출력축(16)과 연결될 수 있고,

제1 입력축(72)과 제2 입력축(74)은 적어도 하나의 사전 지정된 기어비를 갖는 변속기 출력축(16)과 회전고정된 방식으로 연동될 수 있어, 제1 클러치(K1)는 개방되고 제2 클러치(K2)는 폐쇄됨으로써 엔진 출력축(58)과 변속기 출력축(16) 사이의 기어비의 구동력 비차단식 전환이 가능하며,

상기 장치는

- 제1 변속기 분기(60)의 제1 클러치(K1)용 제1 작동 장치(24₁),

- 제2 변속기 분기(62)의 제2 클러치(K2)용 제2 작동 장치(24₂),

- 구동 엔진(10)의 부하 조정 부재(53)용 작동 장치(52),

- 상기 제1 클러치(K1) 및 제2 클러치(K2)의 슬립을 검출하기 위한 센서 장치(32, 34, 46), 및

- 상기 작동 장치들(24₁, 24, 52) 및 상기 센서 장치들(32, 34, 46)과 연결되는 제어 장치(30)를 포함하고,

상기 제어 장치는,

- 사전 제어 엔진 토크(M_Vorsteuer)는 제1 클러치(K1)과 제2 클러치(K2)에 의해 전달되는 순간 토크의 합에 따라 결정되고,

- 입력 변수로서의 제1 및 제2 클러치(K1, K2)의 실제 슬립값(△ω_Act)의 절대값이 기어비 변경 초기의 슬립값(△ω_Anf)의 절대값보다 작거나 같은지가 검사되고,

- 만일 그렇다면, 실제 슬립값(△ω_Act)과 초기 슬립값(△ω_Anf)의 차이로부터 비례 엔진 토크(M_P)가 비례 제어기에 의해 결정되고, 그렇지 않다면 비례 엔진 토크(M_P)가 0으로 셋팅되고,

- 실제 슬립값(△ω_Act)의 시간 도함수를 사용하여 미분 제어기에 의해 미분 엔진 토크(M_D)가 결정되고,

- 엔진 토크(M_Eng)는 사전 제어 엔진 토크(M_Vorsteuer), 비례 엔진 토크(M_P) 및 미분 엔진 토크(M_D)로부터 결정되고, 제1 및 제2 클러치(K1, K2)의 사전 결정된 슬립이 유지되는,

제어 단계를 수행하는 변속 단수 전환 제어 장치.