KR101305186B1 - 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법은, 변속기의 입력속도와 출력속도를 이용하여 현재기어비와 목표총기어비를 연산하는 단계, 상기 목표총기어비에서 상기 현재기어비를 빼서, 총기어비변화율을 연산하는 단계, 상기 현재기어비에서 상기 목표총기어비로 전환될 때, 무단변속기의 구동풀리와 피동풀리가 담당할 수 있는 풀리담당 기어비를 계산하는 단계, 상기 풀리담당 기어비를 상기 총기어비변화율로 나누어, DeltaP를 연산하는 단계, 및 상기 델타값(DeltaP)이 설정값보다 크면 부변속기는 부변속을 하지 않고, 상기 무단변속기로 무단변속을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, DeltaP값의 크기에 따라서, 무단변속기에 의해서 변속을 수행하고, 상기 부변속기는 변속이 수행되지 않음으로써, 상기 부변속기의 내구성이 향상되고, 변속에 따른 변속충격이 발생하지 않아, 변속이 부드럽게 수행된다.

Description

부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법{SHIFTING METHOD OF CVT HAVING AUXILIARY TRANSMISSION}
본 발명은 무단변속기를 통해서 연속적으로 변속을 수행하는 동시에, 별도의 부변속기를 이용하여 변속을 수행하여, 넓은 기어비영역 안에서 변속을 수행하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법에 관한 것이다.
차량용 변속기에 있어서, 벨트식 무단 변속 기구와 더불어, 전진 2단의 부변속 기구를 직렬로 설치하고, 차량의 운전 상태에 따라서 이 부변속 기구의 변속단을 변경하도록 구성할 수 있다.
이렇게, 무단변속기와 부변속기를 함께 구성함으로써, 벨트식 무단 변속 기구를 대형화하지 않고, 가능한 변속비 범위를 확대할 수 있다.
이와 같은 부변속 기구를 갖는 차량용 무단 변속기에서, 부변속 기구의 변속단을 변경할 때, 이것에 맞추어 벨트식 무단 변속 기구의 변속비를 변경하여, 변속기 전체의 변속비를 일정하게 유지하는 것이 알려져 있다.
이러나 변속에 의하면, 협조 변속의 전후에서 전체변속비를 일정하게 유지함으로써, 부변속 기구를 변속시킬 때의 엔진 및 토크 컨버터의 속도 변화가 억제되게 되어, 이들의 관성 토크에 의한 변속 쇼크가 방지된다.
한편, 차량의 속도와 가속페달의 작동상태에 따라서 부변속기가 자주 변속되어 전체적인 변속의 효율성이 저하되고, 부변속기의 내구성이 줄어들며, 변속감이 나빠질 수 있다.
따라서, 본 발명은 차량의 운행상태에 따라서 부변속기가 자주 변속되는 것을 방지하여, 변속의 효율성을 향상시키고, 부변속기의 내구성을 늘리는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법을 제공하는 것이다.
또한, 부변속이 수행되는 횟수를 줄여서, 변속감을 좋게 하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법은, 변속기의 입력속도와 출력속도를 이용하여 현재기어비와 목표총기어비를 연산하는 단계, 상기 목표총기어비에서 상기 현재기어비를 빼서, 총기어비변화율을 연산하는 단계, 상기 현재기어비에서 상기 목표총기어비로 전환될 때, 무단변속기의 구동풀리와 피동풀리가 담당할 수 있는 풀리담당 기어비를 계산하는 단계, 상기 풀리담당 기어비를 상기 총기어비변화율로 나누어, DeltaP를 연산하는 단계, 및 상기 DeltaP가 설정값보다 크면 부변속기는 부변속을 하지 않고, 상기 무단변속기로 무단변속을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 DeltaP가 설정값 이하이면 상기 무단변속기로 무단변속을 수행하고, 상기 부변속기를 이용하여, 부변속을 추가로 수행할 수 있다.
상기 무단변속기는, 엔진으로부터 회전력을 전달받는 구동풀리, 상기 구동풀리와 인접하게 배치되는 피동풀리, 및 상기 구동풀리와 상기 피동풀리에 감기어 상기 구동풀리의 회전력을 상기 피동풀리로 전달하는 벨트를 포함할 수 있다.
상기 부변속기는, 상기 피동풀리로부터 회전력을 전달받는 입력축, 상기 입력축으로부터 전달되는 회전력을 출력축으로 전달하는 유성기어세트, 상기 유성기어세트의 회전요소를 선택적으로 구속하는 브레이크 또는 클러치를 포함할 수 있다.
상기 엔진의 회전력을 상기 구동풀리로 전달하는 토크컨버터가 상기 엔진과 상기 구동풀리 사이에 배치될 수 있다.
상기 부변속기의 현재 기어단이 1단이면, 상기 목표총기어비가 변속라인(1->2)보다 작은지 판단하는 단계, 상기 부변속기의 현재 기어단이 2단이면, 상기 목표총기어비가 변속라인(2->1)보다 큰지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 부변속기의 현재 기어단이 1단이고, 상기 목표총기어비가 변속라인(1->2)보다 작거나, 상기 부변속기의 현재 기어단이 2단이고, 상기 목표총기어비가 변속라인(2->1)보다 크면, 상기 총기어비변화율을 연산할 수 있다.
상기 델타값(DeltaP)에 대한 설정값은 0.8 내지 0.95의 범위에 포함될 수 있으며, 실시예에 따라서 0.9일 수 있다.
상기 목표총기어비는 가속페달의 작동량에 의해서 설정된 변속패턴에서 선택될 수 있다.
상기 총기어변환율은, 상기 목표총기어비에서 상기 현재기어비를 빼서 연산될 수 있다.
앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법에서, 델타값(DeltaP)의 크기가 설정값보다 크게되면, 무단변속기에 의해서 변속을 수행하고, 상기 부변속기는 변속이 수행되지 않음으로써, 상기 부변속기의 내구성이 향상되고, 변속에 따른 변속충격이 발생하지 않아, 변속이 부드럽게 수행된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기에서 변속시 주요변속요소의 회전속도와 기어비를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 일반적인 변속패턴을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기에서 특정변속라인을 따라서 변속이 수행되는 과정을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 부변속기를 구비한 무단변속기는 엔진(100), 토크컨버터(110), 1차감속기어(120), 무단변속기(130), 부변속기(140), 및 2차감속기어(150)를 포함한다.
상기 무단변속기(130)는 상기 1차감속기어(120)에 의해서 회전하는 구동풀리(132), 상기 부변속기(140)의 입력축과 연결된 피동풀리(136), 및 상기 구동풀리(132)와 상기 피동풀리(136)에 감기는 벨트(134)를 포함한다.
상기 무단변속기(130)는 상기 구동풀리(132)와 상기 피동풀리(136)가 상기 벨트(134)가 감기는 직경을 연속적으로 가변시켜 무단변속을 수행하고, 상기 부변속기(140)는 두 개의 유성기어세트와 브레이크/클러치를 이용하여 2단 변속을 수행한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기에서 변속시 주요변속요소의 회전속도와 기어비를 나타내는 그래프이다.
도 2의 왼쪽 그래프를 참조하면, 변속시작점(SS: shifting start)부터 변속완료점(SF: shifting finish) 구간에서, 상기 구동풀리(132)의 회전 속도(Np), 상기 피동풀리(136)의 회전 속도(Ns), 및 상기 부변속기(140)의 출력축 속도(No)를 각각 보여준다.
도시한 바와 같이, 상기 구동풀리(132)의 속도를 완만하게 증가하고, 상기 피동풀리(136)의 속도는 완만하게 상승하고, 변속시작점(SS)부터 변속완료점(SF)까지 감소하다, 다시 완만하게 상승한다. 아울러, 상기 부변속기(140)의 출력 속도는 완만하게 상승한다.
도 2의 오른쪽 그래프를 참조하면, 총기어비(Np/No)는 서서히 감소하다, 변속시작점(SS)에서 변속완료점(SF)까지는 일정하고, 다시 완만하게 감소한다.
풀리기어비(Np/Ns)는 완만하게 감소하다, 변속시작점(SS)과 변속완료점(SF) 사이에는 증가하고, 다시 완만하게 감소한다.
아울러, 상기 부변속기(140)의 부변속기어비(Ns/Np)는 일정하다가, 변속시작점(SS)과 변속완료점(SF) 사이에 감소하고, 다시 일정하게 유지된다.
도시한 바와 같이, 상기 풀리기어비와 상기 부변속기어비는 변속구간에서 기어비가 증가하거나 감소하지만, 총기어비는 일정하게 유지되여 변속이 원활하게 수행된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 일반적인 변속패턴을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 가로축은 차량의 속도(kph)를 나타내고, 세로축은 상기 구동풀리(132)의 회전 속도를 나타낸다.
도시한 바와 같이, 가속페달(미도시)의 작동량(APS)에 따라서 변속라인(0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 60%, WOT)들이 형성되고, 상기 변속라인은 제1부변속라인(1->2)과 제2부변속라인(2->1)을 넘나들며 형성된다.
상기 구동풀리(132)의 속도가 동일하다고 할 때, 상기 부변속기(140)의 기어비는 1단에서 2단으로 변속시 줄어든다.
예를 들어, 상기 부변속기(140)가 1단인 상태에서, 상기 APS가 30% 인 경우, 차속이 60-80kph 사이에 상기 부변속기(140)는 2단으로 부변속을 수행한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기에서 특정변속라인을 따라서 변속이 수행되는 과정을 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, APS 라인이 10%이고, 차량의 속도가 약 50kps인 A상태에서, 운전자가 갑작스럽게 가속페달을 WOT(wide open throttle, 100%)로 작동시키면, 변속패턴은 APS 10%에서 APS WOT(100%)로 변하여, A지점에서 B지점으로 이동하게 된다.
이때, A지점에서 B지점으로 이동할 때, C지점을 통과하는데, 여기서 상기 C지점은 상기 부변속기(140)가 2단에서 1단으로 변속하는 경계이다.
즉, A지점에서 B지점으로 이동하려면, 상기 부변속기(140)가 2단에서 1단으로 변속을 수행해야 한다.
그러나, B지점에서 APS의 WOP(wide open throttle)100% 라인을 따라서 이동하다 보면, 변속라인은 부변속2단 영역에 포함되므로, 굳이 상기 부변속기(140)가 2단에서 1단으로 변속을 수행하지 않아도 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 변속기의 운전상태에 따라서, 상기 부변속기(140)의 잦은 변속을 수행하지 않도록 함으로써, 그 내구성을 향상시키며, 전체적인 변속을 원활하게 수행하도록 한다.
다시 도 4를 참조하면, A지점은 현재기어비를 나타내고, B지점은 목표총기어비를 나타내며, A지점에서 B지점 사이는 총기어비변화량(변화율)을 나타낸다.
상기 현재기어비는 상기 무단변속기(130)로 입력되는 회전속도와 상기 부변속기(140)에서 출력되는 회전속도의 비에 의해서 연산될 수 있다. 아울러, 상기 목표총기어비도 이와 같은 방법으로 예측될 수 있다.
또한, A-C구간은 상기 구동풀리(132)와 상기 피동풀리(136)에 의해서 변속이 수행되는 풀리담당기어비를 나타내는 것으로, 이는 상기 부변속기(140)를 이용하지 않고, 상기 무단변속기(130)를 이용하여 변속되는 구간이다.
본 발명의 실시예에서는 상기 풀리담당기어비를 상기 총기어비변화율로 나눈값을 델타값(DeltaP)으로 정의하고, 상기 델타값(DeltaP)이 설정값 이상이면, 상기 부변속기(140)에 의한 부변속을 수행하지 않도록 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 부변속기(140)가 부변속을 수행하지 않는 경우에는 C지점에서 부변속라인(1->2)를 따라서 변속이 수행된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, S500에서 제어가 시작되고, S510에서 상기 부변속기(140)의 현재기어단이 1단인지 2단인지 판단된다. 상기 부변속기(140)가 1단이면, S520이 수행되고, 상기 부변속기(140)가 2단이면, S522가 수행된다.
S520에서, 도 4에서, 목표총기어비(B)가 변속라인(1->2) 아래에 있는지 판단된다. 상기 목표총기어비가 상기 변속라인(1->2) 아래에 있다는 것은 변속시 상기 부변속기에서 2단에서 1단으로 부변속이 수행될 수 있는 조건이다.
아울러, S522에서, 도 4에서, 목표총기어비(B)가 변속라인(2->1) 위에 있는지 판단된다. 상기 목표총기어비가 상기 변속라인(2->1) 위에 있다는 것은 변속시 상기 부변속기(140)에서 1단에서 2단으로 부변속이 수행될 수 있는 조건이다.
S520과 S522에서, 조건이 만족되지 않으면, S530이 수행되지 않고, 상기와 같은 조건이 만족되면, S530이 수행된다.
S530에서, 부변속이 수행될 경우에, 총기어비변화율(비)이 연산된다. 상기 총기어비변화율은 현재기어비에서 목표총기어비를 뺀 값이다. 예를 들면, 도 4에서, 총기어비변화율은 B상태의 기어비에서 A상태의 기어비를 뺀 값이다.
그 다음, S540에서는, 풀리담당기어비가 계산된다. 상기 풀리담당기어비는 예를 들면, 도 4에서, A지점에서 C지점까지의 기어비변화율이다.
그 다음, S550에서는, 델타값(DeltaP)이 계산된다. 여기서, 델타값(DeltaP)은 풀리담당기어비를 총기어비변화율로 나눈 값이다.
그 다음, S560에서는, 상기 델타값(DeltaP)이 설정값, 예를 들면 0.9, 보다 큰지가 판단된다. 상기 설정값은 설계사양에 따라서 변경될 수 있다.
상기 델타값(DeltaP)이 설정값보다 큰 것으로 판단되면, S570에서 상기 부변속기에서 부변속은 수행되지 않는다. 또한, 상기 델타값(DeltaP)이 설정값 이하인 것으로 판단되면, S572에서 상기 부변속기에서 부변속기 수행된다.
전술한 바와 같이, 상기 부변속기(140)에서 부변속이 일어나는 조건이더라도, 풀리담당기어비와 총기어비변화율에 따라서, 델타값(DeltaP)을 구하고, 상기 델타값(DeltaP)의 크기에 따라서, 상기 부변속기(140)에서 부변속을 수행하지 않음으로써, 상기 부변속기(140)에서 잦은 부변속이 수행되지 않도록 한다.
상기와 같은 조건에서, 상기 무단변속기(130)에 의해서 변속을 수행하고, 상기 부변속기(140)는 변속이 수행되지 않음으로써, 상기 부변속기(140)의 내구성이 향상되고, 변속에 따른 변속충격이 발생하지 않도록 하여, 변속이 부드럽게 수행된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 엔진
110: 토크컨버터
120: 1차감속기어
130: 무단변속기
132: 구동풀리
134: 벨트
136: 피동풀리
140: 부변속기
150: 2차감속기어

Claims (10)

  1. 입력속도와 출력속도를 이용하여 현재기어비를 연산하고, 변속될 목표총기어비를 선택하는 단계;
    상기 목표총기어비에서 상기 현재기어비를 차감하여 총기어비변화율을 연산하는 단계;
    상기 총기어비변화율에서 무단변속기의 구동풀리와 피동풀리가 담당할 수 있는 풀리담당 기어비를 계산하는 단계;
    상기 풀리담당 기어비를 상기 총기어비변화율로 나누어, 델타값(DeltaP)을 연산하는 단계;
    상기 델타값(DeltaP)이 설정값보다 크면 부변속기는 부변속을 하지 않고, 상기 무단변속기로 무단변속을 수행하는 단계; 및
    상기 델타값(DeltaP)이 설정값 이하이면 상기 무단변속기로 무단변속을 수행하고, 상기 부변속기를 이용하여, 부변속을 추가로 수행하는 단계;
    를 포함하고, 상기 설정값은 1보다 작은 것을 특징으로 하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 무단변속기는,
    엔진으로부터 회전력을 전달받는 구동풀리;
    상기 구동풀리와 인접하게 배치되는 피동풀리; 및
    상기 구동풀리와 상기 피동풀리에 감기어 상기 구동풀리의 회전력을 상기 피동풀리로 전달하는 벨트; 를 포함하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  4. 제3항에서,
    상기 부변속기는,
    상기 피동풀리로부터 회전력을 전달받는 입력축;
    상기 입력축으로부터 전달되는 회전력을 출력축으로 전달하는 유성기어세트;
    상기 유성기어세트의 회전요소를 선택적으로 구속하는 브레이크 또는 클러치; 를 포함하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  5. 제3항에서,
    상기 엔진의 회전력을 상기 구동풀리로 전달하는 토크컨버터가 상기 엔진과 상기 구동풀리 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  6. 제1항에서,
    상기 부변속기의 현재 기어단이 1단이면, 상기 목표총기어비가 변속라인(1->2)보다 작은지 판단하는 단계;
    상기 부변속기의 현재 기어단이 2단이면, 상기 목표총기어비가 변속라인(2->1)보다 큰지 판단하는 단계; 를 더 포함하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  7. 제6항에서,
    상기 부변속기의 현재 기어단이 1단이고, 상기 목표총기어비가 변속라인(1->2)보다 작거나, 상기 부변속기의 현재 기어단이 2단이고, 상기 목표총기어비가 변속라인(2->1)보다 크면, 상기 총기어비변화율을 연산하는 것을 특징으로 하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  8. 제1항에서,
    상기 설정값은 0.8 내지 0.95의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  9. 제1항에서,
    상기 목표총기어비는 가속페달의 작동량에 의해서 설정된 변속패턴에서 선택되는 것을 특징으로 하는 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법.
  10. 삭제
KR1020110052293A 2011-05-31 2011-05-31 부변속기를 구비한 무단변속기의 변속방법 KR101305186B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0199533B1 (en) * 1985-04-17 1990-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and apparatus for controlling power transmission system in an automotive vehicle
JPH09166191A (ja) * 1995-12-15 1997-06-24 Aisin Aw Co Ltd 無段変速機
JP2010078028A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Jatco Ltd 無段変速機及びその変速制御方法

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