KR101350683B1 - 무단 변속기 및 파워 온/오프 판정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 매뉴얼 모드에 있어서의 파워 ON/OFF 판정의 정밀도를 향상시키는 것이다.
변속기 컨트롤러(12)는, 매뉴얼 모드가 선택되어 있는 경우에는 부변속 기구(30)로의 입력 토크에 기초하여 부변속 기구(30)로의 입력 토크의 정부를 판정한다.

Description

무단 변속기 및 파워 온/오프 판정 방법{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION AND POWER ON/OFF DETERMINATION METHOD}
본 발명은 무단 변속 기구와 부변속 기구를 구비한 무단 변속기에 관한 것으로, 특히 부변속 기구로의 입력 토크의 정부(正負)를 판정하는 기술(파워 ON/OFF 판정)에 관한 것이다.
무단 변속 기구(배리에이터)와 부변속 기구를 조합한 무단 변속기(이하, 「부변속 기구가 구비된 CVT」라고 함)에서는, 통상의 무단 변속기에 비해 변속 영역을 확대할 수 있어, 연비 향상을 도모할 수 있다.
이 부변속 기구가 구비된 CVT로 부변속 기구를 변속시키는 경우에는, 배리에이터의 변속비를 부변속 기구의 변속 방향과 역의 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 2002-243031호 공보
부변속 기구가 구비된 CVT에 매뉴얼 모드를 구비하는 것도 가능하다. 매뉴얼 모드를 구비한 부변속 기구가 구비된 CVT에 있어서는, 스루 변속비가, 운전자의 시프트 조작 또는 패들 조작에 의해 선택된 변속단에 대응하는 변속비로 되도록 배리에이터 및 부변속 기구가 제어된다. 선택된 변속단에 의해서는 부변속 기구의 변속단이 변경되지만, 상기 협조 변속이 행해지면 변속 쇼크를 억제할 수 있다.
그런데, 부변속 기구를 변속시키는 경우, 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정(이하, 「파워 ON/OFF 판정」이라고 함)할 필요가 있다. 이는, 입력 토크가 정일 때에 행해지는 업 시프트 및 입력 토크가 부일 때에 행해지는 다운 시프트에서는, 변속의 페이즈가 토크 페이즈(토크 전달을 담당하는 마찰 체결 요소가 전환되는 페이즈), 이너셔 페이즈(부변속 기구의 변속비가 실제로 변화되는 페이즈)의 순으로 일어나는 것에 비해, 입력 토크가 부일 때에 행해지는 업 시프트 및 입력 토크가 정일 때에 행해지는 다운 시프트에서는 이 순서가 반대로 되어, 필요로 하는 유압 제어가 다르기 때문이다.
파워 ON/OFF 판정은 엔진 토크에 기초하여 행하는 것이 가능하다. 그러나, 매뉴얼 모드에 있어서는, 운전자의 시프트 조작 또는 패들 조작을 받아, 액셀러레이터 개방도가 작고 엔진 토크가 작은 상태에서 부변속 기구의 변속이 행해지는 경우가 있고, 이 경우, 엔진 토크에 기초하는 판정에서는, 잘못된 판정이 이루어질 가능성이 있다. 이는, 액셀러레이터 개방도가 작고 엔진 토크가 작은 상태에서는, 엔진 토크가 정이라도 벨트 마찰, 배리에이터의 변속에 수반하는 이너셔 변화 등에 의해 부변속 기구로의 입력 토크가 부로 되는 경우가 있기 때문이다.
잘못된 판정이 이루어지면 유압 제어를 정상으로 행할 수 없어, 토크 페이즈 중에 회전 속도 변화가 발생하여 협조 변속이 무너지거나, 이너셔 페이즈임에도 회전 속도가 좀처럼 변화되지 않아 회전 정체가 발생하는 등의 문제가 발생한다.
본 발명은 이와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 매뉴얼 모드에 있어서의 파워 ON/OFF 판정의 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 형태에 따르면, 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기이며, 변속비를 무단계로 변화시킬 수 있는 배리에이터와, 상기 배리에이터에 대해 직렬로 설치되는 유단의 부변속 기구와, 상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하고 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부변속 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 부변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택 가능한 변속 제어 수단과, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있는 경우에는 상기 부변속 기구로의 입력 토크에 기초하여 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 파워 ON/OFF 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 무단 변속기가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 변속비를 무단계로 변속시킬 수 있는 배리에이터와, 상기 배리에이터에 대해 직렬로 설치되는 유단의 부변속 기구를 구비하고, 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기에 있어서, 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 파워 ON/OFF 판정 방법이며, 상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하고 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부변속 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 부변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택하여, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있는 경우에는 상기 부변속 기구로의 입력 토크에 기초하여 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 것을 특징으로 하는 파워 ON/OFF 판정 방법이 제공된다.
이들 형태에 따르면, 매뉴얼 모드에 있어서, 액셀러레이터 개방도가 작고 엔진 토크가 작은 상태에서의 협조 제어 중에 있어서, 부변속 기구로의 입력 토크의 정부의 판정(파워 ON/OFF 판정)을 높은 정밀도로 행할 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 도시한 도면.
도 4는 매뉴얼 모드에서 사용하는 변속 맵의 일례를 도시한 도면.
도 5는 파워 ON/OFF 판정의 제어 내용을 도시한 흐름도.
도 6은 다운 시프트에서의 파워 ON/OFF 판정에서 사용하는 임계값을 설명하기 위한 도면.
도 7은 업 시프트에서의 파워 ON/OFF 판정에서 사용하는 임계값을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 어떤 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)」라고 함], 제2 기어열(5), 종감속 장치(6)를 통해 구동륜(7)으로 전달된다. 제2 기어열(5)에는 주차 시에 변속기(4)의 출력축을 기계적으로 회전 불능으로 로크하는 파킹 기구(8)가 설치되어 있다.
또한, 차량에는 엔진(1)을 제어하는 엔진 컨트롤러(13)와, 엔진(1)의 동력의 일부를 이용하여 구동되는 오일 펌프(10)와, 오일 펌프(10)로부터의 유압을 압력 조절하여 변속기(4)의 각 부위에 공급하는 유압 제어 회로(11)와, 유압 제어 회로(11)를 제어하는 변속기 컨트롤러(12)가 설치되어 있다.
변속기(4)는 무단 변속 기구[이하, 「배리에이터(20)」라고 함]와, 배리에이터(20)에 대해 직렬로 설치되는 부변속 기구(30)를 구비한다. 「직렬로 설치된다」라고 함은, 상기 동력 전달 경로에 있어서 배리에이터(20)와 부변속 기구(30)가 직렬로 설치된다고 하는 의미이다. 부변속 기구(30)는, 본 예와 같이 배리에이터(20)의 출력축에 직접 접속되어 있어도 좋고, 그 밖의 변속 내지 동력 전달 기구(예를 들어, 기어열)를 통해 접속되어 있어도 좋다.
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 시브면을 대향시킨 상태로 배치되어 고정 원추판 사이에 V 홈을 형성하는 가동 원추판과, 이 가동 원추판의 배면에 설치되어 가동 원추판을 축방향으로 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.
부변속 기구(30)는 전진 2단ㆍ후진 1단의 변속 기구이다. 부변속 기구(30)는 2개의 유성 기어의 캐리어를 연결한 라비뇨형 유성 기어 기구(31)와, 라비뇨형 유성 기어 기구(31)를 구성하는 복수의 회전 요소에 접속되어, 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)로의 공급 유압을 조정하여, 각 마찰 체결 요소(32 내지 34)의 체결ㆍ해방 상태를 변경하면, 부변속 기구(30)의 변속단이 변경된다. 예를 들어, Low 브레이크(32)를 체결하고, High 클러치(33)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부변속 기구(30)의 변속단은 1속으로 된다. High 클러치(33)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부변속 기구(30)의 변속단은 1속보다도 변속비가 작은 2속으로 된다. 또한, Rev 브레이크(34)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 High 클러치(33)를 해방하면 부변속 기구(30)의 변속단은 후진으로 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 부변속 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 도시한 바와 같이 CPU(121)와, RAMㆍROM으로 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)」라고 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)」라고 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)」라고 함]를 검출하는 세컨더리 회전 속도 센서(42s)의 출력 신호, 차량의 주행 속도[이하, 「차속(VSP)」이라고 함]를 검출하는 차속 센서(43)의 출력 신호, 변속기(4)의 유온을 검출하는 유온 센서(44)의 출력 신호, 셀렉트 레버(45)의 위치를 검출하는 인히비터 스위치(46)의 출력 신호, 브레이크 페달이 스텝핑되어 있는 것을 검출하는 브레이크 스위치(47)의 출력 신호, 후술하는 매뉴얼 모드에서 변속단을 선택하는 패들 스위치(48)의 출력 신호, 엔진 컨트롤러(13)로부터의 엔진 토크 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, 생성한 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, 이를 변속기(4)의 각 부위에 공급한다. 이에 의해, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio), 부변속 기구(30)의 변속단이 변경되고, 변속기(4)의 변속이 행해진다.
또한, Low 브레이크(32)의 전방에는 이들 마찰 체결 요소가 급체결하는 것에 의한 쇼크를 방지하기 위한 어큐뮬레이터가 설치되어 있다.
도 3은 변속기 컨트롤러(12)의 기억 장치(122)에 저장되는 변속 맵의 일례를 도시하고 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 부변속 기구(30)의 변속이 자동적으로 행해지는 모드(이하, 「오토 모드」라고 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 부변속 기구(30)의 변속비(subRatio)를 곱하여 얻어지는 전체의 변속비, 이하, 「스루 변속비(Ratio)」라고 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 변속선을 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[액셀러레이터 개방도(APO)＝0일 때의 변속선]만이 도시되어 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.
부변속 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 레티오 범위와 고속 모드에서 취할 수 있는 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 범위인 고속 모드 레티오 범위가 부분적으로 중복되고, 변속기(4)의 동작점이 고속 모드 최Low선과 저속 모드 최High선 사이에 있는 B 영역에 있을 때에는, 변속기(4)는 저속 모드, 고속 모드 중 어떤 모드라도 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 부변속 기구(30)를 제어한다.
또한, 변속 맵 상에는 부변속 기구(30)의 변속을 행하는 모드 전환 변속선이 저속 모드 최High선 상에 겹치도록 설정되어 있다. 모드 전환 변속선에 대응하는 스루 변속비[이하, 「모드 전환 변속비(mRatio)」라고 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 걸쳐서 변화된 경우에는, 변속기 컨트롤러(12)는 모드 전환 변속 제어를 행한다. 이 모드 전환 변속 제어에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속을 행하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 부변속 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 부변속 기구(30)의 변속단을 1속으로부터 2속으로 업 시프트(1-2 변속)시키는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비가 큰 측으로 변화시킨다. 반대로, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)보다도 작은 상태로부터 큰 상태로 되었을 때에는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속단을 2속으로부터 1속으로 다운 시프트(2-1 변속)시키는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비가 작은 측으로 변화시킨다.
모드 전환 변속 시, 협조 변속을 행하는 것은 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 단차에 의해 발생하는 입력 회전의 변화에 수반하는 운전자의 위화감을 억제하기 위해서이다. 또한, 모드 전환 변속을 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 최High 변속비일 때에 행하는 것은, 이 상태에서는 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 그때에 배리에이터(20)에 입력되는 토크 하에서는 최소로 되어 있고, 이 상태에서 부변속 기구(30)를 변속하면 부변속 기구(30)의 변속 쇼크를 완화시킬 수 있기 때문이다.
단, 단순히 모드 전환 변속비(mRatio)를 임계값으로 하여 모드 전환 변속을 행하는 구성에서는, 실스루 변속비(Ratio)가 모드 전환 변속비(mRatio)의 근방에서 변화되는 경우에 부변속 기구(30)의 변속이 빈번히 행해져, 변속 쇼크가 반복해서 발생하는 것에 의한 운전성의 저하나, 부변속 기구(30)를 구성하는 마찰 체결 요소[Low 브레이크(32), High 클러치(33)]의 내구성의 저하를 초래할 가능성이 있다.
따라서, 변속기 컨트롤러(12)는, 부변속 기구(30)의 다운 시프트에 대해서는, 액셀러레이터 페달이 크게 스텝핑되는 등, 큰 구동력, 예를 들어 부변속 기구(30)의 변속단이 2속인 상태에서는 달성할 수 없는 구동력이 필요한 상황에서만 허가하도록 하여, 부변속 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」이라고 함)에 대응한 변속비가 실현되도록 변속기(4)의 변속, 즉 배리에이터(20) 및 부변속 기구(30)의 변속이 행해지는 모드(이하, 「매뉴얼 모드」라고 함)에서는 도 4에 도시되는 변속 맵이 사용된다. 또한, 이하의 설명에서는, 매뉴얼 모드에 있어서의 변속기(4)의 변속단과 부변속 기구(30)의 변속단을 구별하기 위해, 매뉴얼 모드에 있어서의 변속기(4)의 변속단을 각각 M1속 내지 M7속이라고 칭한다.
본 예에서는 M1속 내지 M7속 중에서 하나를 선택하는 것이 가능하게 되어 있다. 부변속 기구(30)의 1-2 업선, 2-1 다운선은, 오토 모드에 있어서의 모드 전환 변속선과는 다른 위치에 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 부변속 기구(30)가 제어되고, 현변속단과 셀렉트 변속단의 조합에 의해서는 부변속 기구(30)의 변속을 수반한다. 구체적으로는, 변속 전후에서 1-2 업선 또는 2-1 다운선을 가로지르는 경우에 부변속 기구(30)의 변속이 행해진다. 또한, 변속처가 M1속 또는 M2속인 경우에는 부변속 기구(30)의 변속단이 1속이 아니면 이들 변속단에 대응하는 스루 변속비를 실현할 수 없고, 변속처가 M6속 또는 M7속인 경우에는 부변속 기구(30)의 변속단이 2속이 아니면 이들 변속단의 스루 변속비를 실현할 수 없으므로, 부변속 기구(30)의 변속단이 필요로 하는 변속단으로 되어 있지 않으면 부변속 기구(30)의 변속이 반드시 행해진다.
또한, 매뉴얼 모드에서는 상기 부변속 기구(30)의 변속을 수반하는 변속을 행하는 경우, 변속 응답성을 향상시키기 위해, 변속이 개시되면, 우선 배리에이터(20)만을 변속시켜 스루 변속비(Ratio)를 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 향해 변화시키고, 그 후, 배리에이터(20)와 부변속 기구(30)의 협조 변속을 행한다.
구체적으로는, 배리에이터(20)만의 변속으로 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 실현할 수 있는 경우에는, 배리에이터(20)만을 변속시켜 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 실현하고, 그 후, 협조 변속을 행한다. 배리에이터(20)만의 변속으로 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 실현할 수 없는 경우에는, 배리에이터(20)를 최Low 변속비 또는 최High 변속비까지 변속시킨 후, 협조 변속을 행하고, 그 후, 배리에이터(20)를 다시 변속시켜 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 실현한다.
그런데, 부변속 기구(30)를 변속시키는 경우, 부변속 기구(30)로의 입력 토크의 정부를 판정(이하, 「파워 ON/OFF 판정」이라고 함)할 필요가 있다. 이는, 입력 토크가 정일 때에 행해지는 업 시프트 및 입력 토크가 부일 때에 행해지는 다운 시프트에서는, 변속의 페이즈가 토크 페이즈(토크 전달을 담당하는 마찰 체결 요소가 전환되는 페이즈), 이너셔 페이즈[부변속 기구(30)의 변속비가 실제로 변화되는 페이즈]의 순으로 일어나는 것에 비해, 입력 토크가 부일 때에 행해지는 업 시프트 및 입력 토크가 정일 때에 행해지는 다운 시프트에서는 이 순서가 반대로 되어, 필요로 하는 유압 제어가 다르기 때문이다.
구체적으로는, 토크 페이즈 및 이너셔 페이즈가 이 순서대로 일어나는 경우에는, 이들 페이즈 중의 부변속 기구(30)의 입력 회전 속도가 체결측 마찰 체결 요소의 토크 용량에 의해 제어되는 것에 비해, 반대의 순서로 일어나는 경우에는, 이너셔 페이즈 중의 부변속 기구(30)의 입력 회전 속도가 해방측 마찰 체결의 토크 용량에 의해 제어되고, 토크 페이즈 중의 부변속 기구(30)의 입력 회전 속도가 체결측 마찰 체결 요소의 토크 용량에 의해 제어된다. 따라서, 이 제어가 반대로 행해져 버리면, 도달 스루 변속비를 달성할 수 없거나, 회전 정체가 발생하는 원인이 된다.
파워 ON/OFF 판정은, 예를 들어 엔진 토크에 기초하여 행할 수 있다. 그러나, 매뉴얼 모드에 있어서, 운전자의 시프트 조작 또는 패들 조작을 받아 액셀러레이터 개방도가 작고 엔진 토크가 작은 상태에서 부변속 기구(30)의 변속이 행해지면, 엔진 토크에 기초하는 판단에서는, 파워 ON/OFF의 판정이 잘못 행해질 가능성이 있다. 이는, 이와 같은 상태에서는, 엔진 토크가 정이라도 벨트 마찰, 배리에이터(20)의 변속에 수반하는 이너셔 변화 등에 의해 부변속 기구(30)로의 입력 토크가 부로 되는 경우가 있기 때문이다.
따라서 본 실시 형태에서는, 변속기 컨트롤러(12)는, 오토 모드에서는 엔진 토크에 기초하여 파워 ON/OFF 판정을 행하지만, 매뉴얼 모드에서는 부변속 기구(30)로의 입력 토크에 기초하여 파워 ON/OFF 판정을 행하도록 한다.
도 5는 변속기 컨트롤러(12)가 행하는 파워 ON/OFF 판정의 제어 내용을 도시한 흐름도로, 소정 시간(예를 들어, 10msec)마다 반복해서 실행된다.
S11에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 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 경우에는 처리가 S12로 진행되고, 매뉴얼 모드가 아닌, 즉 오토 모드라고 판단된 경우에는 처리가 S14로 진행된다.
S12에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속이 행해지는지 판단한다. 부변속 기구(30)의 변속이 행해진다고 판단된 경우에는 처리가 S13으로 진행되고, 그렇지 않은 경우에는 처리가 종료된다.
S13에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)로의 입력 토크에 기초하여 파워 ON/OFF 판정을 행한다.
부변속 기구(30)로의 입력 토크에 기초한 파워 ON/OFF 판정은, 구체적으로는 협조 변속[부변속 기구(30)의 변속]에 선행하여 실행되는 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점, 즉 부변속 기구(30)의 변속 직전의 추정 토크에 기초하는 판정과, 연산 토크에 기초하는 판정으로 구성되어, 액셀러레이터 개방도(APO)가 변속 개시 시로부터 변화되어 있지 않은 동안은 전자의 판정, 액셀러레이터 개방도(APO)가 변속 개시 시로부터 변화된 경우에는 후자의 판정이 행해진다. 액셀러레이터 개방도가 변속 개시 시로부터 변화된 경우라 함은, 변속 개시 시로부터의 액셀러레이터 개방도(APO)가 소정량을 초과한 경우, 또는 액셀러레이터 개방도(APO)가 0으로 된 경우이다.
우선, 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 추정 토크에 기초하는 판정에 대해 설명한다. 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 부변속 기구(30)로의 입력 토크를 추정하기 위해서는, 우선, 변속기 컨트롤러(12)는 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 배리에이터(20)의 변속비인 변속비(vRatiom)를 산출한다. 배리에이터(20)만의 변속으로 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 실현할 수 있는 경우에는, 변속비(vRatiom)는 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 부변속 기구(30)의 변속 전 변속단에 대응하는 변속비로 나누어 얻어지는 값이다. 배리에이터(20)만의 변속으로 셀렉트 변속단에 대응하는 스루 변속비를 실현할 수 없는 경우에는, 변속비(vRatiom)는 배리에이터(20)의 최Low 변속비 또는 최High 변속비로 된다.
다음에, 변속기 컨트롤러(12)는 액셀러레이터 개방도(APO) 및 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 엔진 회전 속도에 기초하여 도시하지 않은 엔진 토크 맵을 참조하여 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 엔진 토크를 산출한다. 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 부변속 기구(30)로의 입력 토크의 추정값은 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 엔진 토크에 제1 기어열(3)의 기어비, 변속비(vRatiom)를 곱하여 얻어지는 값으로부터 벨트 마찰 토크의 절대값을 감산함으로써 얻어진다.
변속이 개시되면, 변속기 컨트롤러(12)는, 우선, 이 추정 토크에 기초하여 파워 ON/OFF 판정을 행한다. 추정 토크가 ON/OFF 판정 임계값보다도 큰 경우에는 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 정이라고 판정되고(ON 판정), ON/OFF 판정 임계값보다도 작은 경우에는 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 부라고 판정된다(OFF 판정).
ON/OFF 판정 임계값은, 다운 시프트에서는 0보다도 큰 값, 예를 들어 10N으로 설정되고, 업 시프트에서는 0N으로 설정된다. 다운 시프트에서 ON/OFF 판정 임계값을 0보다도 큰 값을 설정하고 있는 것은, 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 0 근방에서는 가능한 한 OFF 판정이 이루어지도록 하여, 다운 시프트 시의 변속 응답성을 향상시키기 위해서이다.
또한, 여기서는 추정에 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 엔진 토크를 사용하고 있지만, 변속 개시 시점의 엔진 토크를 사용하도록 해도 좋다.
다음에, 연산 토크에 기초하는 판정에 대해 설명한다. 부변속 기구(30)로의 입력 토크를 연산하기 위해서는, 변속기 컨트롤러(12)는 엔진 컨트롤러(13)로부터의 엔진 토크 신호를 기초로 엔진 토크를 산출한다. 그리고, 변속기 컨트롤러(12)는 엔진 토크에 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 곱하여 얻어지는 값으로부터, 벨트 마찰 토크의 절대값, 배리에이터(20)의 변속에 수반하는 이너셔 토크의 절대값을 감산하여 부변속 기구(30)로의 입력 토크를 연산한다.
그리고, 변속기 컨트롤러(12)는 연산된 부변속 기구(30)로의 입력 토크를, ON 판정 임계값 및 OFF 판정 임계값과 비교하여, 연산된 부변속 기구(30)로의 입력 토크가 ON 판정 임계값보다도 큰 경우에는 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 정이라고 판정되고(ON 판정), OFF 판정 임계값보다도 작은 경우에는 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 부라고 판정된다(OFF 판정).
ON 판정 임계값, OFF 판정 임계값은 각각 부변속 기구(30)로의 입력 토크를 명백하게 정, 명백하게 부라고 판정할 수 있는 값으로 설정되어, 예를 들어, 다운 시프트에서는, ON 판정 임계값은 20N, OFF 판정 임계값은 －15N, 업 시프트에서는, ON 판정 임계값은 20N, OFF 판정 임계값은 －10N으로 설정된다.
상기 2개의 판정 방법에 의한 ON/OFF 판정 임계값을 나타내면, 다운 시프트 시에는 도 6, 업 시프트 시에는 도 7에 도시한 바와 같이 된다. 연산 토크에 기초하는 판정에 있어서 ON 판정 임계값, OFF 판정 임계값의 절대값이 각각 충분히 큰 값으로 설정되어 있음으로써, 배리에이터(20)의 변속에 수반하는 이너셔 토크의 변화에 의해 연산 토크가 0 근방에서 변동되어도, 오판정을 방지할 수 있다.
또한, 이 실시 형태에서는 액셀러레이터 조작이 이루어진 경우에 ON/OFF 판정을 추정 토크에 기초하는 판정으로부터 연산 토크에 기초하는 판정으로 전환하고 있지만, 어떤 판정이라도 병행하여 행하고, 연산 토크에 기초하는 판정이 ON도 OFF도 아닐 때에 추정 토크에 기초하는 판정 결과를 사용하고, 연산 토크에 기초하는 판정에 의해 ON 또는 OFF로 판정된 경우에 연산 토크에 기초하는 판정 결과를 사용하도록 해도 좋다.
S14에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속이 행해지는지 판단한다. 변속 기구(30)의 변속이 행해진다고 판단된 경우에는 처리가 S15로 진행되고, 그렇지 않은 경우에는 처리가 종료된다.
S15에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 엔진 토크에 기초하여 파워 ON/OFF 판정을 행한다. 구체적으로는, 변속기 컨트롤러(12)는 엔진 컨트롤러(13)로부터의 엔진 토크 신호를 기초로 엔진 토크를 산출하고, 산출한 엔진 토크의 정부에 기초하여 파워 ON/OFF 판정이 행해지고, 엔진 토크가 정인 경우에는 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 정, 부인 경우에는 부변속 기구(30)에 입력되는 토크가 부라고 판정된다.
이상의 처리에 의해 파워 ON/OFF 판정이 행해지고, 이 판정 결과에 기초하여 부변속 기구(30)의 체결측 마찰 체결 요소 및 해방측 마찰 체결 요소에 공급되는 유압이 제어된다.
계속해서 상기 ON/OFF 판정을 행하는 것에 의한 작용 효과에 대해 설명한다.
매뉴얼 모드에 있어서는, 운전자의 시프트 조작 또는 패들 조작을 받아, 액셀러레이터 개방도가 작고 엔진 토크가 작은 상태에서도 부변속 기구(30)의 변속이 행해질 가능성이 있고, 이 경우, 엔진 토크에 기초하는 판단에서는, 파워 ON/OFF 판정이 잘못 행해질 가능성이 있다.
그러나, 상기 파워 ON/OFF 판정에 따르면, 매뉴얼 모드에 있어서는 부변속 기구(30)로의 입력 토크에 기초하여 파워 ON/OFF 판정이 행해지므로, 파워 ON/OFF 판정을 고정밀도로 행할 수 있다(청구항 1, 2, 4에 기재된 발명에 대응하는 효과). 판정에 사용하는 부변속 기구(30)로의 입력 토크로서는 부변속 기구(30)의 변속 직전의 입력 토크를 사용하는 것이 좋고, 상기 실시 형태와 같이 부변속 기구(30)의 변속에 선행하여 배리에이터(20)를 변속시키는 경우에는, 배리에이터(20)만의 변속이 종료된 시점의 추정 토크를 사용한다.
이 결과, 토크 페이즈, 이너셔 페이즈가 일어나는 순서를 정확하게 판단하여, 그것에 맞추어 부변속 기구(30)의 체결측 마찰 체결 요소, 해방측 마찰 체결 요소에 공급되는 유압을 제어할 수 있으므로, 토크 페이즈 중에 회전 속도 변화가 발생해 버려 협조 변속이 무너지거나, 또는 이너셔 페이즈임에도 회전 속도가 좀처럼 변화되지 않아 회전 정체가 발생하는 등의 문제를 회피할 수 있다.
또한, 상기 ON/OFF 판정에 따르면, 매뉴얼 모드에 있어서 변속 중에 액셀러레이터 조작이 이루어진 경우에는, 엔진 토크, 배리에이터(20)의 변속비, 배리에이터(20)의 벨트 마찰 토크 및 배리에이터(20)의 변속에 수반하는 이너셔 토크에 기초하여 부변속 기구(30)로의 입력 토크를 연산하고, 이 연산값에 기초하여 파워 ON/OFF 판정을 행하도록 하였다. 이에 의해, 변속 중에 액셀러레이터 조작이 이루어진 경우라도 계속해서 파워 ON/OFF 판정을 높은 정밀도로 계속할 수 있다(청구항 3에 기재된 발명에 대응하는 효과).
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 하나를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지는 아니다.
예를 들어, 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 : 부변속 기구
32 : Low 브레이크
33 : High 클러치

Claims (5)

  1. 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기이며,
    변속비를 무단계로 변화시킬 수 있는 배리에이터와,
    상기 배리에이터에 대해 직렬로, 또한 배리에이터의 출력측에 설치되는 유단의 부변속 기구와,
    상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하고 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부변속 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 부변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택 가능한 변속 제어 수단과,
    상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있는 경우에는 상기 부변속 기구로의 입력 토크를 추정 또는 연산하고, 추정 또는 연산한 입력 토크에 기초하여 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 파워 ON/OFF 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 매뉴얼 모드에 있어서는 상기 부변속 기구에 선행하여 상기 배리에이터를 변속시키고,
    상기 파워 ON/OFF 판정 수단은, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있는 경우에는 상기 부변속 기구의 변속 직전의 토크를 상기 부변속 기구로의 입력 토크로서 추정하고, 이 추정값에 기초하여 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 매뉴얼 모드에 있어서는 상기 부변속 기구에 선행하여 상기 배리에이터를 변속시키고,
    상기 파워 ON/OFF 판정 수단은, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있는 경우에는 상기 배리에이터만의 변속이 종료된 시점의 토크를 상기 부변속 기구로의 입력 토크로서 추정하고, 이 추정값에 기초하여 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 매뉴얼 모드에 있어서는 상기 부변속 기구에 선행하여 상기 배리에이터를 변속시키고,
    상기 파워 ON/OFF 판정 수단은, 상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있고, 또한 변속 중에 상기 동력원의 액셀러레이터 조작이 있었던 경우에는, 상기 부변속 기구로의 입력 토크를, 상기 동력원의 토크, 상기 배리에이터의 변속비, 상기 배리에이터의 벨트 마찰 토크 및 상기 배리에이터의 변속에 수반하는 이너셔 토크에 기초하여 연산하고, 이 연산값에 기초하여 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  5. 변속비를 무단계로 변속시킬 수 있는 배리에이터와, 상기 배리에이터에 대해 직렬로 또한 배리에이터의 출력측에 설치되는 유단의 부변속 기구를 구비하고, 차량에 탑재되어 동력원의 출력 회전을 변속하여 전달하는 무단 변속기에 있어서, 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 파워 ON/OFF 판정 방법이며,
    상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구의 전체의 변속비의 목표값인 도달 스루 변속비를 상기 차량의 운전 상태에 기초하여 설정하고 상기 도달 스루 변속비가 실현되도록 상기 배리에이터 및 상기 부변속 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 부변속 기구를 제어하는 매뉴얼 모드 중 어느 하나를 선택하고,
    상기 매뉴얼 모드가 선택되어 있는 경우에는 상기 부변속 기구로의 입력 토크를 추정 또는 연산하고, 추정 또는 연산한 입력 토크에 기초하여 상기 부변속 기구로의 입력 토크의 정부를 판정하는 것을 특징으로 하는, 파워 ON/OFF 판정 방법.
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