KR101502203B1

KR101502203B1 - 무단 변속기의 마찰 접촉의 수직 항력을 제어하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101502203B1
Application number: KR1020117006879A
Authority: KR
Inventors: 데르 슬라위스 프란시스 마리아 안토니우스 반; 데르 놀 에릭 반; 동언 안토니우스 아드리아뉘스 헬레나 마리아 반; 로베르트 호데프리뒤스 마테위스 페르스헤이던
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2015-03-12
Also published as: JP5409794B2; EP2331851A1; US8600634B2; EP2331851B1; KR20110073477A; CN102165227B; WO2010036099A1; CN102165227A; JP2012503749A; US20110237369A1

Abstract

본 발명의 입력 풀리와 출력 풀리를 포함하는 무단 변속기의 마찰 접촉의 수직 항력을 제어하기 위한 방법이 제공되며, 입력 풀리와 출력 풀리 사이에는, 각각의 수직 항력의 영향 하에서 각각의 풀리의 두 개의 풀리 디스크들 사이에 보유되고 이들과 마찰 접촉하는 무단 변속 수단이 배치되고, 제어 방법의 일부로서, 하나의 풀리에의 수직 항력이 능동적으로 발진되고, 입력 풀리의 회전 속도와 출력 풀리의 회전 속도 중 하나 또는 이들 간의 비율 또는 이들 간의 차이의 생성 발진이 결정되고, 적어도 하나의 수직 항력이 상기 능동 발진과 상기 생성 발진 사이의 상관 관계에 의존하여 제어된다. 상기 방법은, 상기 능동 발진과 상기 생성 발진 사이의 위상 차이가 결정되는 보정 단계를 포함한다.

Description

무단 변속기의 마찰 접촉의 수직 항력을 제어하기 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING A NORMAL FORCE IN A FRICTIONAL CONTACT OF A CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은, 연속 가변 속도 및 토크 변속 비율로, 자동차의 엔진과 피동 휠 사이의 구동 토크를 변속하기 위해 자동차의 구동 라인에 통상적으로 적용되는, 무단 변속기(continuously variable transmission) 또는 CVT의 마찰 접촉의 수직 항력을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

각각의 이러한 변속기는 결합할 수 있는, 즉 마찰 접촉할 수 있는 적어도 두 개의 회전가능하게 배치된 마찰 표면들을 포함함으로써, 이들 사이에 수직 항력이 작용하게 한다. 그 결과, 제1 또는 회전가능한 구동 마찰 표면은 제2 또는 회전가능한 피동 마찰 표면에 접선으로 배향된 마찰력 또는 구동력을 가할 수 있다. CVT의 일 공지된 예시에서, 이러한 두 형태의 마찰 표면은, 한편으로는 풀리 디스크의 원추형 표면에 의해, 다른 한편으로는 변속기의 구동 벨트의 경사진 측면에 의해 대표되는데, 이러한 구동 벨트는 변속기의 두 개의 풀리들 주위로 감기고 그 풀리 디스크들 사이에 클램핑된다. 보다 일반적으로, 구동 벨트는 또한 종방향 가요성 무단 변속 수단으로도 언급된다.

공지된 CVT에서, 통상적으로 상기 수직 항력은, 각각의 풀리의 축방향으로 이동가능한 디스크와 합체된 피스톤-실린더 조립체에 제어가능한 유압을 가함으로써 구현된다. 이러한 압력에 의해, 축방향으로 배향된 소위 클램핑력은 두 개의 풀리 디스크에 의해 구동 벨트에 가해지게 되며, 수직 항력은, 종래에 잘 알려져 있는 방식으로 풀리 디스크의 원추각에 의해 결정된 클램핑력의 힘 성분으로 대표된다.

또한, 상기 수직 항력이 변속기의 작동 동안 제어될 수 있다면, 즉, 변속기에 의해 변속될 상기 구동 토크와 같은 변속기의 하나 이상의 작동 파라미터와 관련해 조절될 수 있다면, 변속기의 효율 및/또는 내구성이 개선될 수 있다는 것이 종래에 잘 공지되어 있다. 적용되는 수직 항력을 제어하기 위한 하나의 특정 방법이 사전 비공개 국제 특허 출원 번호 제EP2008/059092호에 기술되어 있다. 일반적으로 공지된 벨트 및 풀리형 CVT와 관련하여, 상기 문서에는, 변속기 풀리의 수직 항력의 자연 발생 또는 강제 발진 또는 주기적 변화와 입력 또는 구동 풀리의 회전 속도 및 출력 또는 피동 풀리의 회전 속도 중 하나의 또는 이들 간의 비율 또는 이들 간의 차이로 인한 생성 발진(resulting oscillation) 사이의 순간적인 상관성에 관련하여 상기 수직 항력을 제어하는 것이 기재되어 있다. 바람직하게는, 상기 비율, 즉 변속기의 속도 비율이 사용된다.

보다 상세하게 제EP2008/059092호에 따르면, 각각이 수직 항력 발진 및 속도 비율 발진을 표시하는 두 개의 (전기) 신호의 곱 값이 결정되고, 수직 항력, 즉 그 유효 또는 (시간) 평균 크기는 이러한 곱 값이 양의 값을 산출할 때 낮아지고, 이러한 곱 값이 음의 값을 산출할 때 높아진다. 적어도 상기 곱 값이 0이고, 또한 바람직하게는 0 주위의 공차 대역에 있을 때, 유효 수직 항력은 변화없이 유지된다.

이러한 방식으로, 전술된 제어 방법은, 가장 좋은 효율은 아니지만 매우 양호한 효율의 CVT에 의한 토크 변속을 제공하는 유효 수직 항력 레벨 쪽으로 자동적으로 수렴되거나 또는 "모아진다(locks in on)". 실질적으로 적용되는 유효 수직 항력은 이러한 구동 토크를 실질적으로 측정하지 않아도 구동 토크와 관련해 양호한 최소 레벨로 직접적으로 제어되기 때문에, 이러한 제어 방법이 주로 선호된다. 또한, 곱 값(이를 표시하는 신호)에 음의 오프셋을 더함으로써, 상기 마찰 표면들 사이의 임의의 과도한 상호 접선 이동 또는 미끄러짐을 확실히 방지하도록 제어된 유효 수직 항력이 증가될 수 있다. 결과적으로, 이러한 제어 방법은 변속기의 순간적인 또는 사전 결정된 작동 파라미터에 응답하여 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 이러한 제어 방법에 요구되는 측정 수단 또는 센서 및 알고리즘은 비교적 까다롭지 않고 및/또는 용이하게 이용될 수 있어서, 비용 효율적인 방식으로 실행될 수 있다.

업계에서, 적어도, 변속기 풀리들 중 하나에 의해, 통상적으로는 출력 또는 피동 변속기 풀리에 의해 구동 벨트에 가해지는 유효 수직 항력에 발진을 가하는 단계를 포함하거나 또는 이러한 단계에 유사하게 기초하는 일부 다른 제어 방법이 이용될 수 있다. 각각의 경우에 상기 발진의 크기 또는 진폭은 그 유효 또는 (시간) 평균 크기와 비교하여 작을 수 있으며, 예를 들어, 유효 크기의 단 10% 또는 이보다 작은 양일 수 있다.

본 발명에 따르면, 풀리들 중 하나의 수직 항력의 상기 강제 발진에 의존하는 이러한 제어 방법은, 특히 이들의 제어 정확도 관점에서 개선될 수 있다. 보다 상세하게, 전술된 제어 방법에서는, 변속기에 의해 변속되는 토크에 대한 높은 레벨의 유효 수직 항력에서조차도, 즉 변속기에서 미끄러짐이 발생하지 않거나 또는 무시할 만한 양의 미끄러짐이 발생할 때에도, 강제 수직 항력 발진과 생성된 속도 비율 발진 사이에 시간 지연 또는 위상 천이, 즉 위상 차이가 발생하는 것이 발견되었다. 이러한 위상 천이는, 상기 곱 값에, 전술된 바와 같이 변속기 제어 자체에 불리하지 않은 음의 오프셋을 유발시킨다. 그러나, 그럼에도 불구하고 이러한 고유한, 즉, 물리적 변속 시스템의 인공 산물로서 발생한 음의 오프셋은, 이것이 상당한 크기로 존재한다는 것이 발견되었기 때문에, 바람직하지 않은 것으로 간주된다. 이렇게, 이러한 고유한 또는 기본 위상 천이 때문에, 실질적으로, 제어된 유효 수직 항력은 최적의 변속 효율을 전혀 제공하지 못할 수 있다. 실제로, 고유 위상 천이는 적어도 이론상으로는, 상기 곱 값의 부호(양수 또는 음수)가 변경될 정도로 매우 커질 수 있고, 이는, 이에 응답하여 정반대의 그리고 이에 따른 부정확한 제어 행위가 취해지게 유도할 수 있어서, 제어 방법은 변속기를 완전하게 제어하는데 실패하게 될 수 있다.

무엇보다도, 상기 고유한 상기 위상 천이는 변속기의 특정 부품 또는 성분, 특히 변속기의 풀리의 관성 및 탄성에 기인하는 것이라고 인지된다.

따라서, 기존 제어 방법은 상기 고유 위상 천이를 적어도 부분적으로 고려하고 이를 보상함으로써 개선된다. 본 발명에 따르면, 이는, 기존 제어 방법에 (1) 고유 위상 천이를 (사전) 결정하는 단계와, (2) 변속 비율, 속도 비율 신호, 수직 항력 신호, 및 이에 의존하는 곱 신호들 중 하나 또는 모두를 조절함으로써 이렇게 결정된 고유 위상 천이를 보상하는 단계를 포함함으로써, 성취된다.

본 발명에 따르면, 벨트와 풀리 디스크 사이의 마찰 접촉의 유효 수직 항력을, 이들 사이에 미끄러짐이 발생하기 않거나 또는 무시할만한 양(예를 들어 그 절대 (회전) 속도의 0.5% 미만)의 미끄러짐만이 발생하게 보장하기 충분한 레벨로 유지하면서, 고유 위상 천이가 결정된다. 이러한 상황에서, 감지된 위상 천이는 실질적으로 물리적 변속 시스템에 의해 주로 결정될 것이고, 어쩌면 상기 미끄러짐과 관련된 어떠한 효력에도 영향받지 않을 것이다. 이러한 관점에서, 본 발명에 따르면, 예를 들면 고정된 파라미터 값을 변속기 제어 시스템 내로 프로그래밍시킴으로써 또는 단지 최초 작동 중에 단 한번 또는 심지어 변속기의 제조의 일부로서 이를 결정함으로써, 고유 위상 천이를 미리 결정할 수 있다.

변속기를 작동하는 동안 그 작동 파라미터에 응답하여 이러한 사전 결정된 고유 위상 천이를 조절하기 위해, 수학적 모델이 채용될 수 있다. 그러나, 통상적으로, 예를 들어 기존 제어 방법의 실행을 중단함으로써 변속기 작동 동안 고유 위상 천이가 결정되고 업데이트 된다면, 훨씬 더 정확한 제어 방법이 구현될 수 있고, 이는 고유 위상 천이가 신뢰성 있고 정확하게 결정되도록 유효 수직 항력을 일시적으로 증가시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 이렇게 결정된 고유 위상 천이는 하기의 세 개의 분류 방식으로 전적으로 또는 그 적절한 조합에 의해 보상될 수 있다. 첫째로, 상기 하나의 변속기 풀리, 통상적으로는 출력 또는 피동 풀리의 강제 발진과 동일한 주파수로 발진하도록, 각각 다른 하나의 변속기 풀리, 통상적으로는 입력 또는 구동 풀리에 수직 항력을 추가로 가함으로써, 물리적 변속 비율이 조절될 수 있다. 그 결과 속도 비율 발진의 위상 및 진폭은 각각의 풀리의 상기 수직 항력 발진들 사이의 진폭 차이 및/또는 위상 천이(즉, 상대적인 위상 또는 위상 차이)의 파라미터에 의존하여 영향받을 것이다. 따라서, 속도 비율 발진이 상기 하나의 변속기 풀리의 수직 항력 발진과 동조가 되어 상기 고유 위상 천이를 제거하도록, 위상 천이 및 진폭 차이의 두 개의 파라미터가 이용될 수 있다, 즉 변경될 수 있다. 그러나, 바람직하게, 상기 수직 항력 발진의 진폭은 상기 고유 위상 천이를 보상하도록, 즉 제거하도록, 제어되는 상기 수직 항력 발진들 사이의 상기 위상 천이와 거의 동일하게 설정된다.

부수적으로, 고유 위상 천이를 보상하기 위한 전술된 제1 옵션은, 변압기의 유압 제어 시스템의 작동 및/또는 유형이 현재 제어 방법의 기능에 미치는, 달리 발생할 수 있는 영향을 상당히 감소시킬 수 있다는 추가적 이점을 가져온다. 예를 들어, 실제로 각각의 풀리의 상기 수직 항력은, 피드백에 의해 제어 시스템에 입력되는 각각의 측정 값 및 각각의 소망되는 값에 기초하여 능동적으로 제어되는 각각의 유압에 의해 각각 독립적으로 실현될 수 있다. 적어도 각각의 다른 하나의 풀리에서, 이러한 능동 수직 항력/압력 제어가, 특히 댐핑된(dampen) 상기 속도 비율 발진에 바람직하지 않게 응답하고 영향을 미칠 수 있다. 상기 다른 하나의 풀리의 수직 항력/압력의 제어에 의해서, 상기 하나의 풀리의 수직 항력/압력 발진에 의해 유발된 상기 속도 비율 발진이 전체적으로 상쇄될 수 있다는 것, 즉 완전히 제거될 수 있다는 것이 또한 고려될 수 있다. 상기 수직 항력/압력 모두를 동일한 주파수에서 발진하도록 강요함으로써, 이러한 댐핑 효과가 효율적으로 감소되고 혹은 심지어 완전히 제거된다. 이러한 완전한 제거를 위해서, 상기 수직 항력/압력은 원칙적으로 동조로, 즉 동위로 발진될 수 있다. 그러나, 고유 위상 천이를 보상하는 전술된 목적을 추가로 실현시키기 위해서는, 상기 위상 천이가 이들 사이에 정상적으로 적용되어야 할 것이다.

둘째로, 속도 비율 신호 및/또는 수직 항력 신호는 수직 항력 신호에 대해 속도 비율 신호를 (사전) 결정된 고유 위상 천이에 대응하는 양으로, 시간에 대해 전진시킴으로써, 바람직하게는 수직 항력 신호를 지연시킴으로써 조절될 수 있다. 수직 항력 신호에 적용하기 위해 요구되는 시간 지연은, 적어도 고유 위상 천이가 수직 항력 발진의 반복 기간, 즉, 그 하나의 전체 사이클의 일부로서 표시될 때, 고유 위상 천이를 수직 항력 발진의 주파수로 나눔으로써 결정될 수 있다.

셋째로, 곱 신호는 상기 고유 위상 천이에 의해 제공되는 음의 오프셋에 대응하는 양의 오프셋을 이에 더함으로써 조절될 수 있다. 추가적으로, 전술된 방식의 기존 제어 방법을 조절하기 위해 음의 오프셋이 적용되는 것이 소망된다면, 곱 신호에 적용될 생성된 총 오프셋은 본 발명에 따른 이러한 음의 오프셋과 양의 오프셋의 합으로 결정된다.

이제 본 발명은 그 양호한 실시예에 따라 하기의 도시된 도면을 설명함으로써, 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 두 개의 풀리 및 구동 벨트를 갖춘 공지된 형태의 무단 변속기의 기본 구조를 제공한다.
도 2는 구동 벨트의 종방향 단면을 제공한다.
도 3은 블록도에 의해 현재 고려되는 제어 방법을 도시한다.
도 4는 그래프에 의해 현재 고려되는 제어 방법의 함수를 도시한다.
도 5는 그래프에 의해 현재 고려되는 제어 방법의 특징을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 개선된 제어 방법을 도시한다.

도 1은 두 개의 풀리(1, 2) 및 풀리(1, 2)와 마찰 접촉하고 그 주위로 감겨진 구동 벨트(3)를 포함하는 공지된 무단 변속기 또는 CVT의 기본 부품들의 사시도이다. 풀리(1, 2)에는 각각의 풀리 샤프트(6 또는 7)상의 두 개의 원추형 디스크(4, 5)가 제공되는데, 디스크(4, 5)들 사이의 가변 폭의 테이퍼진 홈이 그 종방향으로 만곡되는 구동 벨트(3)의 일부를 수용하도록 형성됨으로써 이들 사이에는 유효 접촉 반경(R1, R2)이 생성되게 된다. 각각의 풀리(1 및 2)의 적어도 하나의 디스크(4)는, 각각의 축방향으로 배향된 클램핑력(F1, F2)을 벨트(3)에 가하기 위해, 예를 들어 각각의 풀리와 합체되는 피스톤/실린더 조립체(미도시)에 의해, 각각의 다른 디스크(5)를 향해 축방향으로 이동할 수 있다. 풀리 디스크(4, 5)의 원추형 형상 때문에 이러한 클램핑력(F1, F2)은, 벨트(3)와 풀리(1, 2) 사이의 마찰 접촉에 직각인 또는 수직인 제1 힘 성분 및 벨트(3)가 신장하는(tensioned) 방사상 배향되는 제2 성분으로 분할된다. 각각의 수직 항력 성분(Fn1, Fn2)의 레벨은 마찰에 의해 벨트(3)와 각각의 풀리(1 또는 2) 사이에서 전달될 수 있는 구동력을 결정하는 반면, 이들 간의 비율(Fn1/Fn2)은 벨트(3)와 각각의 풀리(1 또는 2) 사이의 유효 접촉 반경(R1 및 R2)를 제어하는데 사용된다. 도 1에서 CVT는 변속기 입력 속도(ω1)[즉, 입력 샤프트(6) 및 관련된 즉, 입력 풀리(1)의 회전 속도(ω1)] 및 변속기 출력 속도(ω2)[즉, 출력 샤프트(7) 및 관련된 즉, 출력 풀리(2)의 회전 속도(ω2)]의 비율로서 정의된 최대 가능 속도 비율(ω1/ω2)로 표현된다. 클램핑력(F1, F2) 및 또한 이에 따른 그 수직 항력 성분(Fn1, Fn2)은 각각의 풀리(1, 2)의 축방향으로 이동가능한 디스크(4)와 합체되는 피스톤/실린더 조립체에 각각의 유압 실린더 압력(P1, P2)을 가함으로써 구현된다. 이러한 형태의 변속기 및 그 작동 및 제어는 모두 종래에 잘 알려져 있다.

도 2에는 구동 벨트(3)의 예시가 종단면으로 도시되었다. 도 2의 구동 벨트(3)는 공지된 소위 푸시벨트(pushbelt) 또는 반 도네(Van Doorne)의 형태이다. 푸시 벨트(3)는 다수의 서로 포개진, 즉 방사상으로 적층된 평평한 금속 링(33) 및 다수의 금속 세그먼트(31), 소위 벨트(3)의 횡단 요소(31)의 두 세트로 구성된 무단 인장 본체(32)를 포함한다. 링(33)의 세트는 횡단 요소(31)의 각각의 리세스 또는 슬롯(34)에 각각 장착되어, 요소(31)가 인장 본체(32)의 주연부를 따라 활주하게 허용한다. 각각의 이러한 슬롯(34)은 횡단 요소의 사실상 사다리꼴형 하부(35)와 대략 화살촉형의 상부(36) 중간에, 횡단 요소(31)의 측면에 제공되어 측면을 향해 개방된다. 이러한 상부(35) 및 하부(36)는 횡단 요소(31)의 중심 지주부(37)에 의해 서로 연결된다. 교번식 릿지 및 홈(미도시)의 프로파일이 통상적으로 제공되는 마찰 표면(38) 또는 측방향 접촉을 통한 CVT의 작동 동안, 벨트(3)의 횡단 요소(31)는 풀리(1 및 2)와 접촉하게 된다.

여러 가지 중에서, CVT에 의해 변속될 구동 토크를 전달하기 위해 전술된 클램핑력(F1, F2)의 레벨을 각각의 요구되는 힘 레벨로 제어하는 것이 알려져 있다. 도 3에 도시되었고 이하에서 그 양호한 실시예로 설명되는 선호되는 제어 방법이, 사전 비공개 국제 특허 출원 번호 제EP2008/053548호에 의해 제공된다.

현재 고려되는 제어 방법은 출력 풀리(2)의 수직 항력(Fn2) 및 속도 비율(ω1/ω2)의 파라미터를 포함하며, 수직 항력은 출력 풀리(2)의 피스톤/실린더 조립체에 가해지는 유압 실린더 압력(P2)에 의해 (즉, 이에 정비례하여) 표현되므로, 이하에서는 출력 풀리 압력(P2)으로 언급된다. 이와 관련해, 통상적으로 도 3에 도시된 세 개의 센서(11, 12, 및 13)가 필요하다. 제1 센서(11)는 변속기 입력 속도(ω1)를 탐지하며, 이에 비례하는 각각의 제1 속력 파라미터 신호(SS1)(예를 들어, 전류, 전압, 주파수 및/또는 진폭)를 발생시킨다. 제2 센서(12)는 변속기 출력 속도(ω2)를 탐지하며, 이에 비례하는 각각의 제2 속력 파라미터 신호(SS2)를 발생시킨다. 제3 센서(13)는 출력 풀리 압력(P2)을 탐지하며, 이에 비례하는 각각의 출력 압력 파라미터 신호(PS2)를 발생시킨다. 사실상, 출력 풀리 압력(P2)은 통상적으로 예를 들어, 압력 밸브 활성화 신호 및 변속기 출력 속도(ω2)에 기초하는 계산에 의해 매우 정확하게 접근될 수 있기 때문에, 이러한 제3 센서(13)는 잠재적으로 배제될 수 있으나, 최적의 제어 정확도 및 작동 신뢰성을 실현시키기 위해 제3 센서(13)의 사용이 선호된다.

다음으로, 제어 도식의 블록 I에서는, 각각의 제1 속도 신호(SS1)와 제2 속도 신호(SS2) 사이의 비율(SS1/SS2)에 비례하는 변속기 속도 비율 신호(RS)가 발생된다.

다음으로, 블록 II에서는, 원하는 주파수 또는 주파수의 범위의 신호 성분이 변속기 속도 비율 신호(RS)와 출력 압력 신호(PS2) 모두에 기초하여 발생된다. 보다 구체적으로, 상기 신호(RS 및 PS2) 모두는 개별적으로 이러한 신호 성분, 이러한 특정 예시에서는 5 Hz 주파수 성분을 필터링하는 (즉, 다음 블록 III을 통과하게 허용하는) 소위 대역 통과 필터를 통과한다. 이러한 필터링된 신호는 이하에서 각각 필터링된 속도 비율 신호(FRS) 및 필터링된 출력 압력 신호(FPS2)로서 언급된다.

다음에, 블록 III에서는, 필터링된 속도 비율 신호(FRS)와 필터링된 출력 압력 신호(FPS2)의 곱(FRS*FPS2)에 비례하는 곱 신호(MS)가 발생된다. CVT를 제어하기 위해, 특히 출력 풀리 압력(P2)을 제어하기 위해 이러한 곱 신호(MS) 또는 적어도 그 지표가 이어서 사용되고, 이 경우 원하는 변속기 속도 비율(dRS)을 유지한 결과로서 입력 풀리 압력(P1)이 획득된다. 결국, 블록 Ⅳ에서 적절한 제어 작동(△P2)이 발생하게 되는데, 이러한 작동(△P2)은 출력 풀리 압력(P2)의 현재 레벨을 증가("↑")시키거나, 유지("↔")시키거나, 또는 감소("↓")시키는 것으로 구성된다. 상기 지표는 간단하게 곱 신호(MS)의 부호(즉, 양, 음, 또는 0)가 될 수 있으나, 양호하게, 제어 작동(△P2)(이의 크기)은, 변속기 속도 비율 신호(RS) 및 출력 압력 신호(PS2)에 적용되는 대역 통과 필터의 상기 타겟 주파수(이러한 예시에서 5Hz)보다 낮은 상위 임계 주파수(예를 들어, 단지 3Hz)를 갖는 저 통과 필터를 통해 곱 신호(MS)를 통과함으로써 획득될 수 있는 곱 신호(MS)의 크기와 관련하여 발생된다.

현재 고려되는 제어 방법이 의존하는 CVT의 물리적 거동이 도 4에 도시된다. 이하에서 활주 곡선(S)으로 표시되는 도 4의 그래프의 곡선(S)은, 각각의 풀리 벨트 접촉에 적용되는 유효 수직 항력들 사이의 일정한 비율(quotient) 및 일정한 구동 토크를 위한, 속도 비율(ω1/ω2)의 변속 파라미터와 출력 풀리 압력(P2)으로 표시되는 수직 항력의 변속 파라미터 사이의 의존성을 제공한다. 이러한 거동 및 활주 곡선(S)은 두 개의 서로를 상쇄시키는 물리적 효과의 조합으로부터 형성된다.

한편, 출력 풀리 압력(P2)이 증가함에 따라 속도 비율(ω1/ω2) 또한 증가하는 경향을 보이거나 그 반대일 수 있는데, 이러한 거동은 도 4에 점선으로 표시되어 있으며, 이러한 거동은 풀리 디스크(4, 5), 풀리 샤프트(6, 7), 구동 벨트(3) 및 상기 풀리 압력(P1, P2)을 발생시키고 제어하는 변압기의 유압 시스템(미도시)과 같은 변압기 부품들의 탄성 변형에 기인하는 것이다. 따라서, 상기 피스톤/실린더 조립체의 탄성 변형 역시 이러한 관점에서 관련성이 있다고 고려된다.

다른 한편, 출력 풀리 압력(P2)이 감소함에 따라 속도 비율(ω1/ω2)은 대신 증가하는 경향을 보이거나 그 반대일 수 있는데, 이러한 속도 비율의 거동은, 도 4에 점선으로 표시되어 있으며, 풀리와 구동 벨트 사이의 마찰 접촉의 상호 이동 또는 미끄러짐에 기인하는 것일 수 있는데, 이러한 미끄러짐은 출력 풀리 압력(P2)의 특정 레벨 아래에서 빠르게 무한대를 향하는 경향이 있고, 이러한 레벨 위에서 보다 점진적인 비율로 0을 향하는 경향이 있다. 이들을 조합하여, 따라서 이러한 2 개의 물리적 결과는 도 4의 활주 곡선(S)에 의해 나타내지는 바와 같이 출력 풀리 압력(P2)과 속도 비율(ω1/ω2) 사이의 상호 의존성을 생성하는데, 이는 출력 풀리 압력(P2)의 특정 레벨에서의 속도 비율(ω1/ω2)의 최소값을 나타내며, 최소는 아니지만 매우 작은 이러한 특정 레벨에서는 마찰 손실이 발생한다.

도 4에는, 또한 예를 들어 사인 곡선 변형의 결과, 즉, 속도 비율(ω1/ω2)에 대한 출력 풀리 압력(P2)의 압력 여기(δP2)가 표시된다. 사실상, 공지된 제어 방법의 현재 고려되는 양호한 실시예에서, 이러한 출력 풀리 압력 여기(δP2)는 블록 II의 대역 통과 필터의 필터 주파수에 대응하는 주파수에서, 그리고 바람직하게 출력 풀리 압력(P2)의 유효 레벨과 비교하여 작은 진폭, 예를 들어, 단지 10%의 양 또는 이보다 작은 양으로 능동적으로 유도된다. 도 4로부터, 출력 풀리 압력(P2)의 비교적 낮은 레벨[즉, 활주 곡선(S)의 좌측]에 있어서, 사인 곡선으로 발진하는 출력 풀리 압력 여기(δP2)가 반대 부호의 속도 비율 응답 발진(δ[ω1/ω2]-l)으로 귀결되는 것이 나타나기 때문에, 이러한 파라미터 발진(δP2, δ[ω1/ω2]), 즉, 블록 III에서 그 관련 파라미터 신호(FPS2 및 FRS)의 상기 곱은 음의 곱 파라미터 값(즉, 음의 곱 신호 MS)을 산출한다. 대신에, 출력 풀리 압력(P2)의 비교적 높은 레벨[즉, 활주 곡선(S)의 우측으로 더 향한 레벨]에 있어서, 관련 압력 여기(δP2)는 동일한 부호의 속도 비율 응답(δ[ω1/ω2]-h)으로 귀결되기 때문에, 상기 곱은 양의 값을 산출한다. 유사하게, 활주 곡선(S)의 최소 지점(M)에서는, 상기 관련 압력 여기(δP2)에 응답하여 어떠한 속도 비율 발진(δ[ω1/ω2])도 거의 발생하지 않기 때문에, 상기 곱은 0의 값 또는 적어도 0에 매우 근접한 값을 산출하게 된다. 따라서, 이러한 상황에서, 상기 곱이 음의 값을 산출할 때 상기 적절한 제어 작동(△P2)은 현재 출력 풀리 압력(P2)을 상승시킬 것이며, 상기 곱이 양의 값을 산출할 때 현재 출력 풀리 압력(P2)을 하강시킬 것이고, 상기 곱이 0 또는 적어도 무시 가능할만한 값을 산출할 때 출력 풀리 압력(P2)은 유지될 것이다.

상기로부터, 현재 고려되는 제어 방법은, 이러한 예시에서, 출력 풀리 압력 발진(δP2)과 속도 비율 발진(δ[ω1/ω2]) 사이의 다양한 상관 관계에 의존한다는 것이 인지될 수 있다. 이러한 상관 관계가 사실상 존재하고 상기 제어 방법은 출력 풀리 압력(P2), 결과적으로는 상기 클램핑력(F1, F2)을 제어하는데 있어서 매우 성공적임에도 불구하고, 제어된 출력 풀리 압력(P2)은 적어도 변속기의 (최적) 효율을 규격 기준으로 취할 때 상기 구동 토크에 대해 다소 높아질 수 있다는 것이 실제로 관측되었다. 이러한 관측은 시간 지연 또는 위상 천이, 즉, 위상 차이와 연결되며, 이는 심지어 (가상적으로) 구동 벨트(3)와 풀리(1, 2) 사이에서 어떠한 미끄러짐이 발생하지 않을 때에도 상기 파라미터 발진(δP2, δ[ω1/ω2])들 사이에 발생하는 것으로 발견되었다. 이러한 위상 천이는, 풀리(1, 2), 특히 풀리 디스크(4, 5), 구동 벨트(3), 및 그 유압 제어 시스템(미도시)과 같은 변속기의 특정 부품 또는 성분의 고유 관성 및/또는 탄성에 기인하는 것으로 보인다.

도 5에는, 이러한 고유 위상 천이가 현재 고려되는 제어 방법의 기능에 어떻게 영향을 미치는 지가 도시된다. 도 5의 그래프 A에서는, 강제 출력 풀리 압력 발진(δP2)을 나타내는 상기 필터링된 출력 압력 신호(FPS2)가 (경과된) 시간 t의 함수로서 플로팅된다. 도 5의 그래프 B에서는, 출력 풀리 압력 발진(δP2)에 응답하여 발생하는 측정된 속도 비율 발진(δ[ω1/ω2])을 나타내는 상기 필터링된 속도 비율 신호(FRS)가 플로팅되는데, 상기 고유 위상 천이(△φ₁)에 의해 제시간에서 지연되는 것이 보여진다. 도 5의 그래프 C에서는, 그래프 A 및 B의 FPS2 신호 및 FRS 신호의 곱의 저 통과 필터링으로부터 발생된 상기 곱 신호(MS)의 크기가 그 실질적인 범위에서 고유 위상 천이(△φ)의 함수로서 플로팅된다. 따라서, 그래프 C는 상기 곱 신호(MS)의 크기에 대한 고유 위상 천이(△φ)의 상당한 영향력을 도시한다.

따라서, 제어 정확도의 관점에서, 현재 고려되는 제어 방법에서, 또는 풀리 압력(P1 또는 P2) 수직 항력의 강제 발진에 의존하는 임의의 다른 제어 방법에서도, 고유 위상 천이(△φ)를 보상하는 것이 유리한 것으로 고려될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이는 수직 항력(Fn1 및 Fn2) 모두가 바람직하게는 동일한 주파수로 발진하게 강요하는 매우 실제적이고 보편적 방식으로 실현될 수 있다. 환언하면, 현재 고려되는 제어 방법과 관련하여, 출력 풀리 압력(P2)이 발진될 수 있을 뿐 아니라(δP2), 입력 풀리(1)의 피스톤/실린더 조립체에 가해지는 유압 실린더 압력(P1), 즉 입력 풀리 압력(P1)도 능동적으로 발진될 수 있다(δP1).

전술된 방식으로, 고유 위상 천이(△φ)는 부분적으로 또는 심지어 완전히 보상될 수 있다. 그러면, 주어진 출력 풀리 압력 발진(δP2)에 대해, 이러한 보상을 가능하면 최선으로 실현시키도록 입력 풀리 압력 발진(δP1)이 실험적으로 결정된다. 보다 상세하게, 입력 풀리 압력 발진(δP1)의 [출력 풀리 압력 발진(δP2)의 위상에 대한] 발진 위상 및 발진 진폭의 파라미터들 중 하나 또는 둘 모두가 이러한 목적을 위해 변화될 수 있다.

도 6의 그래프 A에서는, 본 발명에 따른 입력 풀리 압력(δP1) 및 출력 풀리 압력(δP2)의 동기식 발진이 설명되고, 도 6의 그래프 B에서는 대응하는 필터링된 속도 비율 신호(FRS)가 플로팅된다. 도 6의 예시에서, 필터링된 속도 비율 신호(FRS)에 의해 표시된 속도 비율(ω1/ω2)은, 원하는 대로 임의의 시간 지연 없이[즉, 상기 고유 위상 천이(△φ₁)가 양호하게 0으로 감소됨], 출력 풀리 압력(δP2)의 발진을 따른다. 도 6의 예시에서, 입력 풀리 압력 발진(δP1)의 진폭은, 출력 풀리 압력 발진(δP2)의 진폭의 약 75%로 선택되는 반면, 입력 풀리 압력 발진(δP1)의 위상은 출력 풀리 압력 발진(δP2)을 30°, 즉, 고유 위상 천이(△φ₁)의 값의 약 두 배의 값으로 앞선다. 그러나, 도 6은 단지 본 발명의 예시로서의 역할만을 한다. 실제 상황에서, 상기 고유 위상 천이(△φ₁)는 출력 풀리 압력 발진(δP2)[즉, 그 주파수뿐 아니라 이들의 상기 진폭 및 (관련된) 위상의 관점에서]과 완전히 동일한 입력 풀리 압력 발진(δP1)에 의해 보상되는 상황이 발생할 수 있다.

Claims

입력 풀리와 출력 풀리를 포함하는 무단 변속기의 마찰 접촉의 수직 항력을 제어하기 위한 방법에 있어서, 입력 풀리와 출력 풀리 사이에는, 각각의 수직 항력의 영향 하에서 각각의 풀리의 두 개의 풀리 디스크들 사이에 보유되고 이들과 마찰 접촉하는 무단 변속 수단이 배치되고, 제어 방법의 일부로서, 하나의 풀리의 수직 항력이 능동적으로 발진되고, 입력 풀리의 회전 속도와 출력 풀리의 회전 속도 중 하나의 또는 이들 간의 비율의 또는 차이로 인한 생성 발진이 결정되고, 적어도 하나의 수직 항력이 상기 능동 발진과 상기 생성 발진 사이의 상관 관계에 의존하여 제어되는, 수직 항력 제어 방법에 있어서,
상기 수직 항력 제어 방법은 상기 능동 발진과 상기 생성 발진 사이의 위상 차이가 결정되는 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
수직 항력 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 보정 단계는, 사실상 상기 마찰 접촉의 미끄러짐 없이, 즉 하나의 풀리의 상기 마찰 접촉의 상기 수직 항력이 그 내부의 마찰력과 대비해 클 때, 실시되는 것을 특징으로 하는
수직 항력 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
입력 풀리의 회전 속도와 출력 풀리의 회전 속도 중 상기 하나, 또는 이들 간의 비율 또는 이들 간의 차이,
입력 풀리의 회전 속도와 출력 풀리의 회전 속도들 중 하나, 또는 이들 간의 비율 또는 이들 간의 차이를 나타내는 전기 신호,
하나의 풀리의 수직 항력 발진을 나타내는 전기 신호,
상기 능동 발진과 상기 생성 발진 사이의 상기 상관 관계 중 하나 또는 모두는 결정된 위상 차이에 의존하여 조절되는 것을 특징으로 하는
수직 항력 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
(1) 입력 풀리의 회전 속도와 출력 풀리의 회전 속도 중 상기 하나의 회전 속도, 또는 이들 모두 간의 비율 또는 차이를 나타내는 전기 신호 및 (2) 하나의 풀리의 상기 수직 항력 발진을 나타내는 전기 신호 중 적어도 하나는,
결정된 위상 차이에 대응하는 양만큼, (1)의 전기 신호를 (2)의 전기 신호, 즉 수직 항력 신호에 대해 시간에 대해 전진시킴으로써 조절되는 것을 특징으로 하는
수직 항력 제어 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
제어 방법의 일부로서, 입력 풀리의 회전 속도와 출력 풀리의 회전 속도 중 하나 또는 이들 간의 비율 또는 이들 간의 차이를 나타내는 전기 신호 및 하나의 풀리의 상기 수직 항력 발진을 나타내는 전기 신호 중 적어도 하나는 전기 곱 신호를 발생시키기 위해 서로 곱해지고,
곱 신호는 결정된 위상 차이에 대해 곱 신호에 오프셋을 더함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는
수직 항력 제어 방법.
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제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나의 풀리는 상기 변속기가 적용되는 자동차의 피동 휠에 연결되고, 풀리들 중 각각의 다른 하나는 자동차의 엔진에 연결되는 것을 특징으로 하는
수직 항력 제어 방법.