KR101350536B1 - 무단 변속기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 매뉴얼 모드를 구비한 부 변속 기구가 구비된 CVT에 있어서, 부 변속 기구의 높은 다운 시프트 응답성을 실현하는 동시에, 동력원의 공회전이나 변속 쇼크가 발생하지 않도록 하는 것이다.
변속기 컨트롤러(12)는, 매뉴얼 모드가 선택되어 있고, 부 변속 기구(30)에의 입력 토크가 정, 또한 부 변속 기구(30)를 다운 시프트시키는 경우에는, 변속 개시시에 부 변속 기구(30)의 High 클러치(33)의 유압을 저하시키고, 또한 이 저하량을 입력 토크가 클수록 작게 한다.

Description

무단 변속기 및 그 제어 방법{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 무단 변속기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 무단 변속기가 무단 변속 기구와 부 변속 기구를 구비하는 것에 관한 것이다.
무단 변속 기구[배리에이터(variator)]와 부 변속 기구를 조합한 무단 변속기(이하,「부 변속 기구가 구비된 CVT」라 함)에서는, 통상의 무단 변속기에 비해 변속 영역을 확대할 수 있어, 연비 향상을 도모할 수 있다.
이 부 변속 기구가 구비된 CVT에 의해 부 변속 기구를 변속시키는 경우에는, 배리에이터의 변속비를 부 변속 기구의 변속 방향과 반대의 방향으로 변속시키는 협조 변속을 행함으로써, 변속기 전체의 변속비인 스루 변속비가 변속 전후에서 변화되는 것을 억제하여, 변속 쇼크를 억제할 수 있다(특허 문헌 1).
또한, 무단 변속기에 있어서, 매뉴얼 모드를 구비하여, 운전자에 의해 선택되는 변속단에 대응하는 변속비로 무단 변속기의 변속비를 제어하는 기술은 공지이다(특허 문헌 2).
일본 특허 출원 공개 평5-79554호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-243031호 공보
부 변속 기구가 구비된 CVT에 매뉴얼 모드를 구비하는 것도 가능하다. 매뉴얼 모드를 구비한 부 변속 기구가 구비된 CVT에 있어서는, 스루 변속비가, 운전자의 시프트 조작 또는 패들 조작에 의해 선택된 변속단에 대응하는 변속비로 되도록 배리에이터 및 부 변속 기구가 제어된다. 선택된 변속단에 따라서는 부 변속 기구의 변속단이 변경되지만, 상기 협조 변속이 행해지면 변속 쇼크를 억제할 수 있다.
그러나 부 변속 기구에의 입력 토크가 클 때에 운전자의 시프트 조작 또는 패들 조작을 받아 부 변속 기구를 다운 시프트시키면, 통상의 주행 레인지에서는 부 변속 기구의 변속이 발생하지 않는 조건에서의 부 변속 기구의 다운 시프트로 되므로, 통상의 협조 제어를 적용해 버리면, 엔진의 공회전이나 의도하지 않은 변속 쇼크가 발생할 가능성이 있다.
엔진의 공회전은, 부 변속 기구의 변속 속도가 입력 토크에 따라서 빨라지는[∵ 해방측 마찰 체결 요소(변속에 의해 해방되게 되는 마찰 체결 요소)의 유압의 저하 속도가 빨라지는] 것에 대해, 배리에이터의 변속 속도는 이너셔 등의 영향에 의해 부 변속 기구보다도 느려지므로, 양자의 협조가 무너지기 때문에 발생한다. 또한, 변속 쇼크는, 입력 토크가 클수록 부 변속 기구의 이너셔 페이즈의 진행이 빨라지므로, 체결측 마찰 체결 요소(변속에 의해 체결되게 되는 마찰 체결 요소)에의 유압 공급이 제때에 이루어지지 않아, 체결측 마찰 체결 요소가 지연되어 급체결되기 때문에 발생한다.
본 발명은, 이러한 기술적 과제에 비추어 이루어진 것으로, 매뉴얼 모드를 구비한 부 변속 기구가 구비된 CVT에 있어서, 부 변속 기구의 높은 다운 시프트 응답성을 실현하는 동시에, 엔진의 공회전이나 변속 쇼크가 발생하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기이며, 변속비를 무단계로 변화시킬 수 있는 배리에이터와, 상기 배리에이터에 대해 직렬로 설치되는 유단의 부 변속 기구와, 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하여 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 오토 모드 및 운전자로부터의 입력 조작에 기초하여 상기 무단 변속기의 변속단을 선택하고, 상기 도달 스루 변속비를 상기 선택된 변속단에 기초하여 설정하고, 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택 가능한 변속 제어 수단을 구비하고, 상기 변속 제어 수단은, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있고, 상기 부 변속 기구에의 입력 토크가 정(正), 또한 상기 부 변속 기구를 다운 시프트시키는 경우에는, 변속 개시시에 상기 부 변속 기구의 해방측 마찰 체결 요소의 유압을 저하시키고, 또한 이 저하량을 상기 입력 토크가 클수록 작게 하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 변속비를 무단계로 변화시킬 수 있는 배리에이터와, 상기 배리에이터에 대해 직렬로 설치되는 유단의 부 변속 기구를 구비하고, 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기의 제어 방법이며, 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하여 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 오토 모드 및 운전자로부터의 입력 조작에 기초하여 상기 무단 변속기의 변속단을 선택하고, 상기 도달 스루 변속비를 상기 선택된 변속단에 기초하여 설정하고, 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택하고, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있고, 상기 부 변속 기구에의 입력 토크가 정, 또한 상기 부 변속 기구를 다운 시프트시키는 경우에는, 변속 개시시에 상기 부 변속 기구의 해방측 마찰 체결 요소의 유압을 저하시키고, 또한 이 저하량을 상기 입력 토크가 클수록 작게 하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 제어 방법이 제공된다.
이들 형태에 따르면, 상기 부 변속 기구에의 입력 토크가 정, 또한 부 변속 기구를 다운 시프트시키는 경우에는, 변속 개시시에 입력 토크에 따라서 해방측 마찰 체결 요소의 유압이 저하된다. 이 결과, 스루 변속비의 변화가 빠르게 일어나, 높은 다운 시프트 응답성이 실현된다. 또한, 유압의 저하량은 입력 토크가 클수록 작으므로, 유압을 지나치게 저하시키는 것에 의한 동력원의 출력 상승이나, 반대로 저하가 불충분한 것에 의한 스루 변속비의 변화 응답성의 악화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 무단 변속기를 탑재한 차량의 개략 구성도.
도 2는 변속기 컨트롤러의 내부 구성을 도시한 도면.
도 3은 오토 모드에서 사용하는 변속 맵의 일례를 나타낸 도면.
도 4는 매뉴얼 모드에서 사용하는 변속 맵의 일례를 나타낸 도면.
도 5는 파워 ON 다운 시프트시의 변속 제어의 내용을 나타낸 흐름도.
도 6은 파워 ON 다운 시프트시의 모습을 나타낸 타임챠트.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 어느 변속 기구의「변속비」는, 당해 변속 기구의 입력 회전 속도를 당해 변속 기구의 출력 회전 속도로 나누어 얻어지는 값이다. 또한, 「최Low 변속비」는 당해 변속 기구의 최대 변속비를 의미하고, 「최High 변속비」는 당해 변속 기구의 최소 변속비를 의미한다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 무단 변속기를 탑재한 차량의 개략 구성도이다. 이 차량은 동력원으로서 엔진(1)을 구비한다. 엔진(1)의 출력 회전은, 로크 업 클러치가 구비된 토크 컨버터(2), 제1 기어열(3), 무단 변속기[이하, 단순히「변속기(4)」라 함], 제2 기어열(5), 종감속 장치(6)를 통해 구동륜(7)으로 전달된다. 제2 기어열(5)에는 주차시에 변속기(4)의 출력축을 기계적으로 회전 불가능하게 로크하는 파킹 기구(8)가 설치되어 있다.
또한, 차량에는, 엔진(1)의 동력의 일부를 이용하여 구동되는 오일 펌프(10)와, 오일 펌프(10)로부터의 유압을 조절하여 변속기(4)의 각 부위에 공급하는 유압 제어 회로(11)와, 유압 제어 회로(11)를 제어하는 변속기 컨트롤러(12)가 설치되어 있다.
각 구성에 대해 설명하면, 변속기(4)는 무단 변속 기구[이하,「배리에이터(20)」라 함]와, 배리에이터(20)에 대해 직렬로 설치되는 부 변속 기구(30)를 구비한다. 「직렬로 설치된다」라 함은, 상기 동력 전달 경로에 있어서 배리에이터(20)와 부 변속 기구(30)가 직렬로 설치된다고 하는 의미이다. 부 변속 기구(30)는, 이 예와 같이 배리에이터(20)의 출력축에 직접 접속되어 있어도 되고, 그 밖의 변속 내지 동력 전달 기구(예를 들어, 기어열)를 통해 접속되어 있어도 된다.
배리에이터(20)는, 프라이머리 풀리(21)와, 세컨더리 풀리(22)와, 풀리(21, 22) 사이에 권취되는 V 벨트(23)를 구비하는 벨트식 무단 변속 기구이다. 풀리(21, 22)는, 각각 고정 원추판과, 이 고정 원추판에 대해 쉬이브면을 대향시킨 상태로 배치되고 고정 원추판과의 사이에 V 홈을 형성하는 가동 원추판과, 이 가동 원추판의 배면에 설치되어 가동 원추판을 축 방향으로 변위시키는 유압 실린더(23a, 23b)를 구비한다. 유압 실린더(23a, 23b)에 공급되는 유압을 조정하면, V 홈의 폭이 변화되어 V 벨트(23)와 각 풀리(21, 22)의 접촉 반경이 변화되어, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 무단계로 변화된다.
부 변속 기구(30)는 전진 2단·후진 1단의 변속 기구이다. 부 변속 기구(30)는, 2개의 유성 기어의 캐리어를 연결한 라비뇨형 유성 기어 기구(31)와, 라비뇨형 유성 기어 기구(31)를 구성하는 복수의 회전 요소에 접속되고, 그들의 연계 상태를 변경하는 복수의 마찰 체결 요소[Low 브레이크(32), High 클러치(33), Rev 브레이크(34)]를 구비한다. 각 마찰 체결 요소(32 내지 34)에의 공급 유압을 조정하여, 각 마찰 체결 요소(32 내지 34)의 체결·해방 상태를 변경하면, 부 변속 기구(30)의 변속단이 변경된다. 예를 들어, Low 브레이크(32)를 체결하고, High 클러치(33)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부 변속 기구(30)의 변속단은 1속이 된다. High 클러치(33)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부 변속 기구(30)의 변속단은 1속보다도 변속비가 작은 2속이 된다. 또한, Rev 브레이크(34)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 High 클러치(33)를 해방하면 부 변속 기구(30)의 변속단은 후진이 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 부 변속 기구(30)의 변속단이 1속일 때 「변속기(4)가 저속 모드이다」라고 표현하고, 2속일 때 「변속기(4)가 고속 모드이다」라고 표현한다.
변속기 컨트롤러(12)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, CPU(121)와, RAM·ROM으로 이루어지는 기억 장치(122)와, 입력 인터페이스(123)와, 출력 인터페이스(124)와, 이들을 서로 접속하는 버스(125)로 구성된다.
입력 인터페이스(123)에는, 액셀러레이터 페달의 개방도[이하,「액셀러레이터 개방도(APO)」라 함]를 검출하는 액셀러레이터 개방도 센서(41)의 출력 신호, 변속기(4)의 입력 회전 속도[＝프라이머리 풀리(21)의 회전 속도, 이하, 「프라이머리 회전 속도(Npri)」라 함]를 검출하는 프라이머리 회전 속도 센서(42p)의 출력 신호, 변속기(4)의 출력 회전 속도[＝세컨더리 풀리(22)의 회전 속도, 이하, 「세컨더리 회전 속도(Nsec)」라 함]를 검출하는 세컨더리 회전 속도 센서(42s)의 출력 신호, 차량의 주행 속도[이하,「차속(VSP)」이라 함]를 검출하는 차속 센서(43)의 출력 신호, 변속기(4)의 유온(油溫)을 검출하는 유온 센서(44)의 출력 신호, 셀렉트 레버(45)의 위치를 검출하는 인히비터 스위치(46)의 출력 신호, 브레이크 페달이 답입(stepping)되어 있는 것을 검출하는 브레이크 스위치(47)의 출력 신호, 후술하는 매뉴얼 모드에서 변속단을 선택하는 패들 스위치(48)의 출력 신호 등이 입력된다.
기억 장치(122)에는, 변속기(4)의 변속 제어 프로그램, 이 변속 제어 프로그램에서 사용하는 변속 맵(도 3, 도 4)이 저장되어 있다. CPU(121)는, 기억 장치(122)에 저장되어 있는 변속 제어 프로그램을 판독하여 실행하고, 입력 인터페이스(123)를 통해 입력되는 각종 신호에 대해 각종 연산 처리를 실시하여 변속 제어 신호를 생성하고, 생성된 변속 제어 신호를 출력 인터페이스(124)를 통해 유압 제어 회로(11)에 출력한다. CPU(121)가 연산 처리에서 사용하는 각종 값, 그 연산 결과는 기억 장치(122)에 적절하게 저장된다.
유압 제어 회로(11)는 복수의 유로, 복수의 유압 제어 밸브로 구성된다. 유압 제어 회로(11)는, 변속기 컨트롤러(12)로부터의 변속 제어 신호에 기초하여, 복수의 유압 제어 밸브를 제어하여 유압의 공급 경로를 전환하는 동시에 오일 펌프(10)에서 발생한 유압으로부터 필요한 유압을 조정하고, 이것을 변속기(4)의 각 부위에 공급한다. 이에 의해, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio), 부 변속 기구(30)의 변속단이 변경되어, 변속기(4)의 변속이 행해진다.
또한, Low 브레이크(32)의 전방에는, 이들 마찰 체결 요소가 급체결되는 것에 의한 쇼크를 방지하기 위한 어큐뮬레이터가 설치되어 있다.
도 3은 변속기 컨트롤러(12)의 기억 장치(122)에 저장되는 변속 맵의 일례를 나타내고 있다. 이 변속 맵은, 셀렉트 레버(45)가 D 레인지에 있고, 액셀러레이터 개방도(APO) 및 차속(VSP)에 기초하여 변속기(4)의 변속, 즉 배리에이터(20) 및 부 변속 기구(30)의 변속이 자동적으로 행해지는 모드(이하,「오토 모드」라 함)에서 사용되는 맵이다.
이 변속 맵 상에서는 변속기(4)의 동작점이 차속(VSP)과 프라이머리 회전 속도(Npri)에 기초하여 결정된다. 변속기(4)의 동작점과 변속 맵 좌측 하부 코너의 0점을 연결하는 선의 기울기가 변속기(4)의 변속비[배리에이터(20)의 변속비(vRatio)에 부 변속 기구(30)의 변속비(subRatio)를 곱하여 얻어지는 전체의 변속비, 이하, 「스루 변속비(Ratio)」라 함]를 나타내고 있다. 이 변속 맵에는, 종래의 벨트식 무단 변속기의 변속 맵과 마찬가지로, 액셀러레이터 개방도(APO)마다 변속선이 설정되어 있고, 변속기(4)의 변속은 액셀러레이터 개방도(APO)에 따라서 선택되는 변속선에 따라서 행해진다. 또한, 도 3에는 간단하게 하기 위해, 전체 부하선[액셀러레이터 개방도(APO)＝8/8일 때의 변속선], 파셜선[액셀러레이터 개방도(APO)＝4/8일 때의 변속선], 코스트선(coast line)[액셀러레이터 개방도(APO)＝0일 때의 변속선]만이 나타내어져 있다.
변속기(4)가 저속 모드일 때에는, 변속기(4)는 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최대로 하여 얻어지는 저속 모드 최Low선과 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최소로 하여 얻어지는 저속 모드 최High선 사이에서 변속할 수 있다. 이때, 변속기(4)의 동작점은 A 영역과 B 영역 내를 이동한다. 한편, 변속기(4)가 고속 모드일 때에는, 변속기(4)는 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최대로 하여 얻어지는 고속 모드 최Low선과 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최소로 하여 얻어지는 고속 모드 최High선 사이에서 변속할 수 있다. 이때, 변속기(4)의 동작점은 B 영역과 C 영역 내를 이동한다.
부 변속 기구(30)의 각 변속단의 변속비는, 저속 모드 최High선에 대응하는 변속비(저속 모드 최High 변속비)가 고속 모드 최Low선에 대응하는 변속비(고속 모드 최Low 변속비)보다도 작아지도록 설정된다. 이에 의해, 저속 모드에서 취할 수 있는 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 범위인 저속 모드 비율 범위와 고속 모드에서 취할 수 있는 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 범위인 고속 모드 비율 범위가 부분적으로 중복되어, 변속기(4)의 동작점이 고속 모드 최Low선과 저속 모드 최High선 사이에 끼워지는 B 영역에 있을 때에는, 변속기(4)는 저속 모드, 고속 모드 중 어느 모드나 선택 가능하게 되어 있다.
변속기 컨트롤러(12)는, 이 변속 맵을 참조하여, 차속(VSP) 및 액셀러레이터 개방도(APO)(차량의 운전 상태)에 대응하는 스루 변속비(Ratio)를 도달 스루 변속비(DRatio)로서 설정한다. 이 도달 스루 변속비(DRatio)는, 당해 운전 상태에서 스루 변속비(Ratio)가 최종적으로 도달해야 할 목표값이다. 그리고 변속기 컨트롤러(12)는, 스루 변속비(Ratio)를 원하는 응답 특성으로 도달 스루 변속비(DRatio)에 추종시키기 위한 과도적인 목표값인 목표 스루 변속비(tRatio)를 설정하여, 스루 변속비(Ratio)가 목표 스루 변속비(tRatio)에 일치하도록 배리에이터(20) 및 부 변속 기구(30)를 제어한다.
또한, 변속 맵 상에는 부 변속 기구(30)의 변속을 행하는 모드 전환 변속선이 저속 모드 최High선 상에 겹쳐지도록 설정되어 있다. 모드 전환 변속선에 대응하는 스루 변속비[이하, 「모드 전환 변속비(mRatio)」라 함]는 저속 모드 최High 변속비와 동등하다.
그리고 변속기(4)의 동작점이 모드 전환 변속선을 가로지른 경우, 즉, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)를 넘어 변화된 경우는, 변속기 컨트롤러(12)는 모드 전환 변속 제어를 행한다. 이 모드 전환 변속 제어에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, 부 변속 기구(30)의 변속을 행하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 부 변속 기구(30)의 변속비(subRatio)가 변화되는 방향과 반대의 방향으로 변화시키는 협조 변속을 행한다.
협조 변속에서는, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)보다도 큰 상태로부터 작은 상태로 되었을 때에는, 변속기 컨트롤러(12)는, 부 변속 기구(30)의 변속단을 1속으로부터 2속으로 업 시프트(1-2 변속)시키는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 대측(大側)으로 변화시킨다. 반대로, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)보다도 작은 상태로부터 큰 상태로 되었을 때에는, 변속기 컨트롤러(12)는, 부 변속 기구(30)의 변속단을 2속으로부터 1속으로 다운 시프트(2-1 변속)시키는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 소측(小側)으로 변화시킨다.
모드 전환 변속시, 협조 변속을 행하는 것은, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 단차에 의해 발생하는 입력 회전의 변화에 수반되는 운전자의 위화감을 억제하기 위함이다. 또한, 모드 전환 변속을 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 최High 변속비일 때에 행하는 것은, 이 상태에서는 부 변속 기구(30)에 입력되는 토크가 그 때에 배리에이터(20)에 입력되는 토크하에서는 최소로 되어 있어, 이 상태에서 부 변속 기구(30)를 변속하면 부 변속 기구(30)의 변속 쇼크를 완화시킬 수 있기 때문이다.
단, 단순히 모드 전환 변속비(mRatio)를 임계값으로 하여 모드 전환 변속을 행하는 구성에서는, 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)의 근방에서 변화되는 경우에 부 변속 기구(30)의 변속이 빈번히 행해져, 변속 쇼크가 반복하여 발생하는 것에 의한 운전성의 저하나, 부 변속 기구(30)를 구성하는 마찰 체결 요소[Low 브레이크(32), High 클러치(33)]의 내구성의 저하를 초래할 가능성이 있다.
따라서, 변속기 컨트롤러(12)는, 부 변속 기구(30)의 다운 시프트에 대해서는, 액셀러레이터 페달이 크게 답입되는 등, 큰 구동력, 예를 들어 부 변속 기구(30)의 변속단이 2속 상태에서는 달성할 수 없는 구동력이 필요해지는 상황에서만 허가하도록 하여, 부 변속 기구(30)의 변속 빈도를 낮추도록 한다.
이에 대해, 셀렉트 레버 조작 또는 패들 조작에 의해 운전자가 임의의 변속단을 선택할 수 있고, 선택된 변속단(이하, 「셀렉트 변속단」이라 함)에 대응한 변속비가 실현되도록 변속기(4)의 변속, 즉, 배리에이터(20) 및 부 변속 기구(30)의 변속이 행해지는 모드(이하, 「매뉴얼 모드」라 함)에서는, 도 4에 나타내어지는 변속 맵이 사용된다. 또한, 이하의 설명에서는, 매뉴얼 모드에 있어서의 변속기(4)의 변속단과 부 변속 기구(30)의 변속단을 구별하기 위해, 매뉴얼 모드에 있어서의 변속기(4)의 변속단을 각각 M1속 내지 M7속이라 칭한다.
이 예에서는 M1속 내지 M7속 중으로부터 하나를 선택하는 것이 가능하게 되어 있다. 부 변속 기구(30)의 1-2 업선, 2-1 다운선은, 오토 모드에 있어서의 모드 전환 변속선과는 다른 위치로 설정되어 있고, 1-2 업선은 저속 모드 최High선보다도 Low측 또한 M4속 변속선과 M5속 변속선 사이, 2-1 다운선은 고속 모드 최Low선보다도 High측 또한 M3속 변속선과 M4속 변속선 사이에 설정된다.
변속단의 선택은, 셀렉트 레버(45)를 조작함으로써 행할 수 있고[예를 들어, 셀렉트 레버(45)를 + 게이트로 조작하면 시프트 업, - 게이트로 조작하면 시프트 다운], 또한 스티어링에 설치된 패들 스위치(48)를 조작함으로써도 행할 수 있다.
매뉴얼 모드에 있어서는, 셀렉트 변속단이 실현되도록 배리에이터(20) 및 부 변속 기구(30)가 제어되고, 현 변속단과 셀렉트 변속단의 조합에 따라서는 부 변속 기구(30)의 변속을 수반한다. 구체적으로는, 변속 전후에서 1-2 업선 또는 2-1 다운선을 가로지르는 경우에 부 변속 기구(30)의 변속이 행해진다. 특히, 변속처가 M1속 또는 M2속인 경우는 부 변속 기구(30)의 변속단이 1속이 아니면 이들 변속단에 대응하는 변속비를 실현할 수 없고, 변속처가 M6속 또는 M7속인 경우는 부 변속 기구(30)의 변속단이 2속이 아니면 이들 변속단의 변속비를 실현할 수 없으므로, 부 변속 기구(30)의 변속단이 필요로 하는 변속단으로 되어 있지 않으면 부 변속 기구(30)의 변속이 반드시 행해진다.
그런데, 이와 같이 부 변속 기구(30)의 변속을 수반하는 변속이라도, 상기 배리에이터(20)를 부 변속 기구(30)의 변속 방향과 반대의 방향으로 변속시키는 협조 변속이 정확하게 행해지면, 변속시의 쇼크를 완화하는 것이 가능하다.
그러나 부 변속 기구(30)에의 입력 토크가 클 때에 부 변속 기구(30)의 다운 시프트가 행해져 배리에이터(20)와 부 변속 기구(30)의 협조 변속이 행해지는 경우는, 양자를 협조시켜 변속시키는 것이 어려워, 엔진(1)의 공회전이나 변속 쇼크가 발생할 가능성이 있다.
이것은, 첫 번째로, 부 변속 기구(30)의 변속 속도가 부 변속 기구(30)에의 입력 토크에 따라서 빨라지는[∵ High 클러치(33)의 유압의 저하 속도가 빨라지는] 것에 대해, 배리에이터(20)의 변속 속도는 이너셔 등의 영향에 의해 부 변속 기구(30)보다도 느려지므로, 양자의 협조가 무너지기 때문이다. 두 번째로, 부 변속 기구(30)에의 입력 토크가 클수록, 부 변속 기구(30)의 이너셔 페이즈의 진행이 빨라지므로, Low 브레이크(32)에의 유압 공급이 제때에 이루어지지 않아, Low 브레이크(32)가 지연되어 급체결되기 때문이다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 부 변속 기구(30)에의 입력 토크가 정이고, 부 변속 기구(30)를 다운 시프트시키는 경우(이하,「파워 ON 다운 시프트」라 함)에는, 이하에 설명하는 제어를 행하여, 신속한 다운 시프트를 실현하면서, 변속시의 엔진(1)의 공회전 및 변속 쇼크를 억제한다.
도 5는, 변속기 컨트롤러(12)가 실행하는 변속 제어 중 파워 ON 다운 시프트시의 제어 내용을 나타내고 있다. 이것을 참조하면서 파워 ON 다운 시프트시의 제어 내용에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이 흐름도는 일정 시간(예를 들어, 10msec)마다 반복 실행되는 것이다.
S11에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, 변속기(4)가 매뉴얼 모드인지 판단한다. 변속기 컨트롤러(12)는, 예를 들어 셀렉트 레버(45)가 M 레인지에 있는 경우 또는 패들 스위치(48)가 조작된 경우에 매뉴얼 모드라고 판단한다. 매뉴얼 모드라고 판단된 경우는 처리가 S12로 진행되고, 매뉴얼 모드가 아니라고 판단된 경우는 처리가 종료된다.
S12에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, 파워 ON 다운 시프트인지 판단한다. 예를 들어, 부 변속 기구(30)에의 입력 토크가 제로 이상이고, 부 변속 기구(30)의 현재의 변속단이 2속이고, 또한 그때의 차속(VSP)에서 변속비를 셀렉트 변속단에 대응하는 변속비까지 변화시키는 경우에 2-1 다운선을 넘는 경우 또는 운전점이 도 3의 A 영역에 들어가는 경우에는, 파워 ON 다운 시프트라고 판단된다. 파워 ON 다운 시프트라고 판단된 경우는 처리가 S13으로 진행되고, 그렇지 않은 경우는 처리가 종료된다. 부 변속 기구(30)에의 입력 토크는, 예를 들어 엔진 토크, 배리에이터(20)의 변속비, 부 변속 기구(30)의 변속에 수반되는 이너셔 토크 등에 기초하여 연산된다.
S13에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 파워 ON 다운 시프트를 개시한다. 구체적으로는, 변속기 컨트롤러(12)는, High 클러치(33)의 유압을 부 변속 기구(30)에의 입력 토크에 따라서 저하시켜, 스루 변속비(Ratio)를 상승시킨다(준비 페이즈). 이때의 High 클러치(33)의 유압의 저하량은, 입력 토크가 클수록 작게 한다. 이에 의해, 입력 토크의 대소에 관계없이, 스루 변속비(Ratio)를 도달 스루 변속비(DRatio)를 향해 단시간에 변화시켜, 다운 시프트의 변속 응답성을 향상시킨다. 파워 ON 다운 시프트가 이미 실행 중인 경우는, 파워 ON 다운 시프트를 계속하여, 처리가 S14로 진행된다.
S14에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, 부 변속 기구(30)의 변속이 이너셔 페이즈 중인지 판단한다. 이너셔 페이즈는 부 변속 기구(30)의 변속비가 실제로 변화되는 기간으로, 부 변속 기구(30)는 준비 페이즈 후, 빠르게 이너셔 페이즈로 이행한다. 이너셔 페이즈 중이라고 판단된 경우는 처리가 S15로 진행되고, 그렇지 않은 경우는 처리가 S18로 진행된다.
S15에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, High 클러치(33)가 슬립을 일으켰는지 판단한다. High 클러치(33)가 슬립을 일으켰는지의 판단은, 실제 이너셔 진행률의 변화율과 목표 이너셔 진행률의 변화율의 비교에 의해 행해진다. 실제 이너셔 진행률은, 변속 후에 달성되는 세컨더리 회전 속도에 대한 실제 세컨더리 회전 속도(Nsec)의 비율로서 정의되고, 목표 이너셔 진행률은 변속 후에 달성되는 세컨더리 회전 속도에 대한 그 시점에서의 목표 세컨더리 회전 속도의 비율로서 정의된다. 목표 세컨더리 회전 속도는 이너셔 페이즈의 목표 시간(개시로부터 종료까지의 시간 간격)에 의해 결정되는 값이다.
실제 이너셔 진행률의 변화율이 목표 이너셔 진행률의 변화율보다도 큰 경우는, High 클러치(33)가 슬립하고 있다고 판단되어, 처리가 S17로 진행되고, 그렇지 않은 경우는 처리가 S16으로 진행된다.
S16에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, S13에서 저하시킨 High 클러치(33)의 유압을 유지하고, 스루 변속비(Ratio)를 도달 스루 변속비(DRatio)까지 변화시킨다.
한편, S17에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, High 클러치(33)의 유압을 소정압까지 상승시킨다. 소정압은, High 클러치(33)가 간신히 슬립하는 압력이다. 이에 의해, 도달 스루 변속비(DRatio)가 유지되는 동시에, High 클러치(33)가 지나치게 슬립되어 실제 이너셔 진행률이 목표 이너셔 진행률에 대해 지나치게 선행하는, 즉, High 클러치(33)가 슬립되어 엔진(1)이 출력 상승하는 것이 방지된다.
부 변속 기구(30)의 변속비가 1속단에 대응하는 변속비까지 변화되어, 이너셔 페이즈가 종료되면, 처리가 S14로부터 S18로 진행된다.
S18에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, 토크 페이즈 이행 직후인지 판단한다. 토크 페이즈는, 토크의 전달을 담당하는 마찰 체결 요소가 전환되는 페이즈이고, 토크 페이즈로의 이행 직후인지는, 부 변속 기구(30)의 변속이 완료된 것에 기초하여 판단할 수 있다. 토크 페이즈 이행 직후라고 판단된 경우는 처리가 S19로 진행되고, 그렇지 않은 경우는 처리가 S20으로 진행된다.
S19에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, Low 브레이크(32)의 유압을 단계적으로 상승시킨다. 이것은, Low 브레이크(32)의 전방에 어큐뮬레이터가 설치되어 있어, Low 브레이크(32)의 유압을 램프(ramp) 형상으로 상승시켜서는 Low 브레이크(32)의 유압의 상승이 지연되어 버리기 때문이다. Low 브레이크(32)의 유압을 단계적으로 상승시킴으로써, 어큐뮬레이터의 영향을 적게 하고, Low 브레이크(32)의 유압을 지연 없이 상승시키는 것이 가능해진다.
S20에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, 통상의 다운 시프트 제어를 실행한다. 즉, 변속기 컨트롤러(12)는, High 클러치(33)의 유압을 서서히 저하시키는 동시에 Low 브레이크(32)의 유압을 램프 형상으로 상승시켜, 토크의 전달을 담당하는 마찰 체결 요소를 High 클러치(33)로부터 Low 브레이크(32)로 전환한다(토크 페이즈). 그리고 Low 브레이크(32)를 통해 토크가 전달되게 되면, 변속기 컨트롤러(12)는, High 클러치(33)의 유압을 제로로 하여 High 클러치(33)를 완전 해방하는 동시에, Low 브레이크(32)의 유압을 입력 토크에 따른 값까지 상승시켜, Low 브레이크(32)를 완전 체결한다(종료 페이즈).
도 6은 파워 ON 다운 시프트의 모습을 나타내고 있다. 이것을 참조하면서 상기 제어를 행하는 것에 의한 작용 효과에 대해 설명한다.
시각 t1에서 셀렉트 레버(45) 또는 패들 스위치(48)가 조작되어 셀렉트 변속단이 M3속으로부터 M2속으로 변경되면, 우선, 부 변속 기구(4)에의 입력 토크에 따라서 High 클러치(33)의 유압이 낮아지고, 스루 변속비(Ratio)가 도달 스루 변속비(DRatio)를 향해 높아진다(시각 t1 내지 t2). 스루 변속비(Ratio)의 변화는 셀렉트 레버(45) 또는 패들 스위치(48)의 조작 후, 빠르게 일어나, 이에 의해 높은 다운 시프트 응답성이 실현된다. 또한, High 클러치(33)의 유압의 저하량은, 입력 토크가 클수록 작게 설정되므로, High 클러치(33)의 유압을 지나치게 저하시키는 것에 의한 엔진(1)의 출력 상승, 반대로 저하가 불충분하여 스루 변속비(Ratio)가 좀처럼 변화되지 않는 것에 의한 정체감을 방지할 수 있다(청구항 1, 5에 기재된 발명에 대응하는 효과).
시각 t3에서, 실제 이너셔 진행률의 변화율이 목표 이너셔 진행률의 변화율을 초과하면 High 클러치(33)가 슬립하기 시작하였다고 판단되고, 이것을 받아 High 클러치(33)의 유압이, High 클러치(33)가 간신히 슬립하는 압력까지 높아져, 스루 변속비(Ratio)가 도달 스루 변속비(DRatio)로 유지된다. 이에 의해, High 클러치(33)가 지나치게 슬립하여 엔진(1)이 출력 상승하는 것이 방지된다(청구항 2에 기재된 발명에 대응하는 효과).
시각 t4에서 토크 페이즈로 이행하면, 그 타이밍에 Low 브레이크(32)의 유압이 단계적으로 높아진다. 이에 의해, 토크 페이즈에 있어서의 Low 브레이크(32)의 유압의 상승이 빨라져, Low 브레이크(32)의 체결이 지연되는 것에 의한 엔진(1)의 출력 상승 및 변속 쇼크를 방지할 수 있다(청구항 3에 기재된 발명에 대응하는 효과).
시각 t5 내지 t6에서는, 종료 페이즈가 실시되어, 파워 ON 다운 시프트는 종료된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 파워 ON 다운 시프트시의 변속 제어에 따르면, 엔진(1)의 출력 상승 및 변속 쇼크를 억제하면서, 높은 다운 시프트 응답성을 실현하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예 중 하나를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 상기 파워 ON 다운 시프트 제어에 따르면, 엔진(1)의 출력 상승 및 변속 쇼크를 적극적으로 억제할 수 있으므로, 이너셔 페이즈의 목표 시간을 오토 모드보다도 짧게 하는 것이 가능하고, 이에 의해 더 높은 다운 시프트 응답성을 실현할 수 있다(청구항 4에 기재된 발명에 대응하는 효과).
또한, 상기 실시 형태에서는, 배리에이터(20)로서 벨트식 무단 변속 기구를 구비하고 있지만, 배리에이터(20)는, V 벨트(23) 대신에 체인 벨트가 풀리(21, 22) 사이에 권취되는 무단 변속 기구라도 좋다.
또한, 동력원으로서 엔진(1)을 구비하고 있지만, 동력원은 엔진(1)에 모터를 조합한 것, 또는 모터 단일 부재라도 좋다.
4 : 무단 변속기
12 : 변속기 컨트롤러
20 : 배리에이터
30 : 부 변속 기구
32 : Low 브레이크(체결측 마찰 체결 요소)
33 : High 클러치(해방측 마찰 체결 요소)

Claims (6)

  1. 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기이며,
    변속비를 무단계로 변화시킬 수 있는 배리에이터와,
    상기 배리에이터에 대해 직렬로 설치되는 유단의 부 변속 기구와,
    상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하여 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 오토 모드 및 운전자로부터의 입력 조작에 기초하여 상기 무단 변속기의 변속단을 선택하고, 상기 도달 스루 변속비를 상기 선택된 변속단에 기초하여 설정하고, 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택 가능한 변속 제어 수단을 구비하고,
    상기 변속 제어 수단은, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있고, 상기 부 변속 기구에의 입력 토크가 정, 또한 상기 부 변속 기구를 다운 시프트시키는 경우에는, 변속 개시시에 상기 부 변속 기구의 해방측 마찰 체결 요소의 유압을 저하시키고, 또한 이 저하량을 상기 입력 토크가 클수록 작게 하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 부 변속 기구의 이너셔 페이즈 중에, 상기 해방측 마찰 체결 요소의 유압을 저하시킨 것에 의한 상기 해방측 마찰 체결 요소의 슬립이 발생한 경우는, 상기 해방측 마찰 체결 요소의 유압을 상승시키는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 부 변속 기구의 이너셔 페이즈가 종료되고 토크 페이즈가 개시되었을 때에 상기 부 변속 기구의 체결측 마찰 체결 요소의 유압을 단계적으로 상승시키는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 매뉴얼 모드에 있어서의 이너셔 페이즈의 목표 시간을 상기 오토 모드에 비해 짧게 설정한 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 매뉴얼 모드에 있어서의 상기 이너셔 페이즈의 목표 시간을 상기 오토 모드에 비해 짧게 설정한 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  6. 변속비를 무단계로 변화시킬 수 있는 배리에이터와, 상기 배리에이터에 대해 직렬로 설치되는 유단의 부 변속 기구를 구비하고, 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기의 제어 방법이며,
    상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하여 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 오토 모드 및 운전자로부터의 입력 조작에 기초하여 상기 무단 변속기의 변속단을 선택하고, 상기 도달 스루 변속비를 상기 선택된 변속단에 기초하여 설정하고, 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부 변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택하고,
    상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있고, 상기 부 변속 기구에의 입력 토크가 정, 또한 상기 부 변속 기구를 다운 시프트시키는 경우에는, 변속 개시시에 상기 부 변속 기구의 해방측 마찰 체결 요소의 유압을 저하시키고, 또한 이 저하량을 상기 입력 토크가 클수록 작게 하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기의 제어 방법.
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