KR101657728B1

KR101657728B1 - 마찰 클러치 또는 무단 변속기와 같은 마찰 변속기를 제어하는 방법

Info

Publication number: KR101657728B1
Application number: KR1020117017202A
Authority: KR
Inventors: 데르 놀 에릭 반; 데르 슬라위스 프란시스 마리아 안토니우스 반; 동언 안토니우스 아드리아뉘스 헬레나 마리아 반
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2016-09-19
Also published as: EP2382405A1; EP2382405B1; WO2010074560A1; KR20110117104A; NL2002373C2

Abstract

마찰 클러치 또는 무단 변속기 또는 CVT와 같은, 수직 항력의 영향을 받는 두 마찰면들 사이의 마찰식 접촉에서 구동 토크를 전달하기 위한 마찰 변속기를 제어하는 방법으로서, 필요한 수직 항력 레벨이 구동 토크에 의존하여 결정되며, 추가의 제어 파라미터가 마찰식 접촉에서 실제로 유효한 수직 항력과 이를 위한 최적값 사이의 차이에 의존하여 결정되며, 필요한 수직 항력 레벨이 추가의 제어 파라미터에 의존하여 맞춰지거나 또는 그 반대이며, 이에 따라 맞춰진 제어 파라미터는 유효한 수직 항력의 제어를 위한 마찰 변속기의 제어 시스템의 입력으로서 작용하는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.

Description

마찰 클러치 또는 무단 변속기와 같은 마찰 변속기를 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING A FRICTION TRANSMISSION SUCH AS A FRICTION CLUTCH OR A CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 자동차의 구동 바퀴들과 같은 부하와 엔진 또는 모터 사이의 구동 라인에 통상적으로 적용되는 변속기 타입들인, 마찰 클러치 또는 무단 변속기 또는 CVT와 같은 마찰 변속기를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이들 알려진 변속기들은 결합(즉, 마찰식 접촉)될 수 있는 두 개의 마찰면들을 포함하며, 이에 따라 이들 사이에서 수직 항력(normal force), 즉, 이들에 주로 수직하게 편향되는 힘이 작용된다. 본 명세서에서, 적어도 하나의, 즉 회전식으로 구동하는 마찰면이 회전가능하게 배열되어, 각각의 다른 하나의, 회전식으로 구동되는 마찰면 상에 접선으로 편향된 마찰 또는 구동력을 가할 수 있다.

(적어도 근사에 의해) 상기 마찰식 접촉에서 작용될 수 있는 최대 마찰력(Fw_MAX)은 다음과 같이 상기 수직 항력(Fn)에 선형으로 의존함이 잘 알려져 있다.

(1)

파라미터 μ는 마찰면들의 재료 및 거칠기, 마찰식 접촉에서의 윤활제의 존재와 타입, 온도 등과 같은 많은 시스템 파라미터들에 의존하는 마찰 계수이다.

회전식으로 배열된 마찰면들을 갖는 마찰 변속기에서, 마찰력(Fw)은 다음과 같이 구동 토크(T)에 영향을 받거나, 또는 구동 토크(T)를 야기한다.

(2)

R_EFF는 회전하는 마찰면들 사이에서 적어도 유효하게 접촉이 일어나는 반경을 표시한다.

상기 식들에 기초하여, 마찰 변속기가 구동 토크(T)를 전달하기 위해 다음과 같이 최소 수직 항력(Fn_MIN)이 필요함을 유도할 수 있다.

(3)

그러나 통상적으로, 변속기에서 실제로 적용되는 수직 항력 레벨은 이러한 최소 필요값(Fn_MIN)을 상당히 초과하여 설정되는데, 이는 충분하지 않은 수직 항력(Fn)이 (회전) 속도 차이, 즉, 마찰면들 사이에서의 슬립 또는 상호 접선 이동을 야기하게 되어, 에너지 면에서 부정적인 결과가 나타나게 되고(즉, 효율의 감소), 과도한 슬립의 경우에는 마찰면들에 손상을 주게 되기 때문이다. 예를 들어, 수직 항력(Fn)은, 정상 작동 동안 발생하는 최대 구동 토크(T_MAX)를 변속기가 신뢰성있게 전달하도록 하는데 충분한 고정 레벨(Fn_MAX)로 설정될 수 있다. 다르게는, 설정될 수직 항력(Fn)은 예를 들어 다음과 같이, 즉, 안전 계수(Sf)에 의해 증가되는 구동 토크(T)의 즉각적인 레벨에 따라 맞춰진다(즉, 능동적으로 제어된다).

(4)

이러한 안전 계수(Sf)는 1보다 크고, 통상적으로 1과 2 사이의 값을 가지며, 식에서 다른 파라미터들의 측정된 또는 추정된 값에서의 부정확성들을 고려하며 통합된다. 고정된 수직 항력(Fn_MAX)을 적용하는데 이러한 후자의 방법의 장점은, 통상적으로 변속기의 전체 효율 뿐만 아니라 내구성 역시 개선된다는 것이다.

그 중에서도 상기 수직 항력은 실제의 변속기 설계에서 단지 간접적으로 즉, 상기 접촉면들이 놓인 평면에 대해서 (수직이라기보다는) 각도(α)로 배향된 또 다른 힘의 성분으로서 실현될 수 있음이 주목된다. 또한, 상기 수직 항력은 종종 작동면(As) 상에 작동하는 유압 제어 압력(Pc)에 의하여 생성되며, 이 경우에 제어되는 파라미터는 압력일 수 있다.

(5)

또한 이 경우, 최소한의 필요 제어 압력이 안전 계수에 의해 증가되어 실제로 제어되는 원하는 제어 압력(Pc)을 결정한다.

전술된 방법들에서 수직 항력(또는 제어 압력)은 마찰 변속기에 의해서 전달되는 상기 구동 토크의 파라미터에 적어도 비례하여 제어되며, 즉, 이를 위해 개회로 또는 폐회로이든 설정치에 부합하도록 실제로 유효한(prevailing) 수직 항력이 제어되는 이후, 원하는, 절대값 또는 설정치가 생성된다.

해당 분야에서, 또한 수직 항력(또는 제어 압력)이 구동 토크보다 다른 변속기 파라미터에 의존하여 제어되고 제어 방법이 단지 제어 작동, 즉 상기 수직 항력(또는 제어 압력)의 증가, 감소 또는 유지의 상대적인 명령을 생성하는, 간접적 제어 방법들이 제시되었다. 예를 들어, 유럽 특허 출원 제EP-A-0858564호에서, 상기 두 마찰면들 사이에서의 상대 이동 또는 슬립을 측정하고, 측정된 슬립이 제어량(즉, 원하는 값)을 초과하는 경우, 수직 항력(또는 제어 압력)을 증가시키는 것 및 반대의 경우도 알려져 있다.

수직 항력을 위한 또 다른 간접적이고 상대적인 제어 방법이 공개되지 않은 국제 특허 출원 번호 제EP2008/053548호에서 개시된다. 모두 변속기의 가요성 구동 벨트에 (개별적으로) 마찰식 접촉하는 두 개의 풀리들을 포함하며, 벨트는 풀리들의 주위 및 사이에 배열되어 이들 사이에서 구동 연결을 제공하는, 잘 알려진 벨트 및 풀리 타입 CVT(belt-and-pulley-type CVT)에 관해서, 상기 출원에서는 풀리 벨트 접촉들 중 하나에서의 수직 항력의 강요된 진동 또는 자연적 변동들을 변속기의 속도 비율(즉, 입력 또는 구동 풀리의 회전 속도와 출력 또는 구동 풀리의 회전 속도 사이의 비율)의 결과로서의 진동들 또는 변동(fluctuation)들에 연관시키는 것이 기재되어 있다. 이러한 특정 제어 방법은 상기 CVT에서 속도 비율이 수직 항력에 관하여 최소값을 보이는 현상에 의하며, 최소값은 최적의, 즉 최소 수직 항력 레벨을 제공하며, 최소값은 즉, 속도 비율과 수직 항력 사이의 상기 관계에 의해서 자동적으로 수렴되어, 구해질 수 있다. 그 결과, 이러한 제어 방법은 자동-최적화, 즉 변속기의 순간적으로 검출되거나 미리 정해지는 작동 조건들에 자동적으로 맞춰진다. 또한, 이러한 제어 방법에 필요한 알고리즘 및 측정 수단들 또는 센서들은 비교적 복잡하지 않고 및/또는 손쉽게 구할 수 있으며 이에 따라 저비용의 방식으로 실행될 수 있다.

이들 후자의 두, 상대 제어 방법들, 즉 슬립 제어 및 자동-최적화 제어는 각각 상당히 선호되는데, 이는 이에 따라 전달되는 구동 토크를 실제로 측정할 필요성이 없이, 풀리 벨트 접촉에 실제로 적용되는 수직 항력이 비교적 낮게(최소한으로 필요한 레벨은 아니지만) 제어될 수 있기 때문이다.

전술된 모든 수직 항력 제어 방법들, 즉 절대 설정치 또는 상대 제어 작동을 제공하는 것은, 그 자체로 만족할 만큼 기능한다. 그러나 이들 현존하는 제어 방법들은 제어 정확도 및/또는 반응성의 면에서 더 개선될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 관점에서 제어 방법의 타입들을 모두를 아래와 같이 하나의 새로운 방법으로 결합함으로써 특히 유리한 제어 방법이 실현된다.

본 발명에 따르면, 절대, 토크기초(torque-based) 제어 방법이, 적어도 상대, 예를 들어 슬립 또는 비율 진동기초 제어 방법의 시작점으로써 작용하는, 설정치를 생성하는데 사용된다. 이러한 복합 제어 방법은 상대 방법에 의해 제어되는 최소값에 적어도 맞춰지고 어쩌면 이미 최소값에 근접하는, 제어되는 파라미터(수직 항력 또는 제어 압력과 같은)의 초기값으로부터 벗어난다는 점에서 상기 상대 제어 방법의 반응을 개선하는 이점을 가진다. 발명의 실제적인 실시예에서, 상대 방법의 출력은 적분되고(즉, 시간에 걸쳐 합쳐지고) 절대 방법의 출력에 더해져 제어되는 파라미터를 위한 복합의 원하는 값을 생성한다.

위의 상세한 정교화(elaboration)의 대안으로서, 절대 방법의 출력은 필요한 수직 항력 또는 제어 압력에서의 변화들 또는 단계들을 오로지 나타내도록, 예를 들어 상기 출력을 미분함으로써, 수정되며, 미분된 출력은 알려진 상대, 슬립 또는 비율 진동기초 방법의 (적분되지 않은) 출력에 직접적으로 더해질 수 있다.

본 발명의 이들 두 상세한 정교화들에서, 제안된 제어 방법은 토크기초 방법의 마찰 변속기에 의해 전달되는 토크에서의 변화에 대한 직접적이고 안전한 반응과, 슬립기초 및 자동-최적화 비율 진동 제어 방법의 정확성과 적응성의 결합한다. 특히, 예를 들어, 자동-최적화 제어 단독에 비해 복합 제어 방법에 의해 비교적 신속한 및/또는 큰 토크 변화들이 더 신뢰성있게 수용된다.

본 발명의 전술된 정교화들 중 어느 하나에서, (예를 들어 Sf를 식(4) 또는 식(5)에서 1로 설정함으로써) 절대, 토크기초 방법에서 수직 항력 또는 제어 압력의 설정치를 계산하는 것에서 안전 계수를 제외하는 것이 유리하게 고려될 수 있는데, 이로써 제어 방법의 반응성이 전체적으로 극대화되게 되고, 게다가 추정/계산된 구동 토크에서 상기 비정확성들이 상대, 슬립기초 또는 비율 진동기초 제어 방법에 의해 자동적으로 고려되기 때문이다.

본 발명에 따르면, 제어 방법에 고유의 견고함 및 결함 톨러런스(tolerance)를 제공하도록 실질적인 안전 계수를 1.1 이상, 바람직하게는 1.3 이상으로 적용하는 것이 오히려 유리하다는 것이 발견되었다. 적어도 토크기초 방법을 비율 진동기초 방법에 결합하는 경우에서, 안전 계수는 상기 자동-최적화가 전체의 가장 작은 최소값 대신에 속도 비율 대 수직 항력에서 국부적인 최소값에 수렴되는 것을 피하도록 3.0보다 작게, 바람직하게는 2.0보다 작게 유지되어야 하는 것이 발견되었다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 절대 방법에 의한 설정치의 생성은, 구체적으로 구동 토크와 이에 적용되는 수직 항력(또는 제어 압력) 사이의 미리 설정되는 관계에서, 상대 방법의 출력에 기초하여 맞춰진다. 보다 구체적으로, 상대 방법의 출력이 0일 때, 예를 들어 마찰 변속기에서 측정된 슬립이 원하는 슬립과 동일할 때 또는 속도 비율이 최소값일 때, 이때 유효한 수직 항력(또는 제어 압력) 및 구동 토크 레벨들은, 예를 들어 1과 동일하다고 가정된 안전 계수(Sf)로 식(3) 또는 식(5)를 사용하여 실제 마찰 계수를 결정하는데 이용된다. 이후, 이러한 실제 마찰 계수는 상기 설정치 수직 항력(또는 제어 압력)을 생성하기 위해, 즉 계산에서 적용되는 미리 설정된 마찰 계수를 맞추기 위해, 절대 방법에 전달되고/전달되거나 절대 방법에 사용된다. 결국, 변속기의 작동 동안, 마찰 계수는 예를 들어 상기 두 마찰면들의 마모에 의해 변할 수 있거나, 주위 온도 및 윤활제 양 및 특성들과 같은 변속기의 작동 파라미터들에 따라 변할 수 있다.

본 발명은 이제 도시된 도면들을 따라 더 설명될 것이다.
도1은 알려진 타입의 마찰 변속기, 특히 2개의 풀리들 및 구동 벨트를 갖는 무단 변속기의 기본 구조를 제공한다.
도2는 구동 벨트의 길이방향 단면을 제공한다.
도3은 블록도의 방식으로, 알려진 절대, 토크기초 변속기 제어 방법을 도시한다.
도4는 블록도의 방식으로, 알려진 상대, 슬립기초 변속기 제어 방법을 도시한다.
도5는 블록도의 방식으로, 또 다른 상대, 자동-최적화 변속기 제어 방법을 도시한다.
도6은 본 발명에 따른 제1 실시예의 제어 방법을 개략적으로 도시한다.
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어 방법을 개략적으로 도시한다.

도1은 두 개의 풀리들(1, 2) 및 풀리(1, 2)들과 마찰식 접촉하고 그 주위로 감겨진 구동 벨트(3)를 포함하는 알려진 무단 변속기 또는 CVT의 기본 파트들의 사시도이다. 풀리들(1, 2) 각각에는 각각의 풀리 샤프트(6 또는 7)상에 두 개의 원추형 디스크들(4, 5)이 제공되는데, 디스크들(4, 5) 사이에서 가변 폭의 테이퍼(tapered)된 홈이 그 길이방향으로 만곡되는 구동 벨트(3)의 일부를 수용하도록 형성됨으로써 이들 사이에는 유효 접촉 반경(R1, R2)이 존재하게 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 연관된 피스톤/실린더 조립체(미도시)에 의해, 각각의 다른 디스크(5)를 향해 축방향으로 이동할 수 있다. 풀리 디스크들(4, 5)의 원추형 형상 때문에 이러한 클램핑력들(F1, F2)은, 벨트(3)와 풀리들(1, 2) 사이의 마찰식 접촉에 직각인 또는 수직인 제1 힘 성분과, 벨트(3)를 인장시키는(tension) 반경 방향으로 배향된 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 및 2) 사이의 유효 접촉 반경들(R1 및 R2)을 제어하는데 사용된다.

도1에서 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 비율(quotient)로서 정의된 최대 가능 속도 비율(ω1/ω2)로 표현된다. 클램핑력들(F1, F2) 및 이들의 수직 항력 성분들(Fn1, Fn2)은 각각의 풀리(1, 2)의 축방향으로 이동가능한 디스크들(4)과 연관된 피스톤/실린더 조립체의 실린더에 각각의 유압 제어 압력(Pc1, Pc2)을 가함으로써 실현된다. 이러한 타입의 변속기 및 그 작동 및 제어는 모두 해당 분야에 잘 알려져 있다.

도2에는 구동 벨트(3)의 예시가 이의 길이방향 단면으로 도시되었다. 도2의 구동 벨트(3)는 알려진 소위 푸시벨트(pushbelt) 또는 반 도네(Van Doorne) 타입이다. 푸시벨트(3)는 다수의 서로 '겹쳐진(nested)', 즉 반경 방향으로 적층된 평평한 금속 링들(33) 및 다수의 금속 세그먼트들(31), 소위 벨트(3)의 횡단 요소들(31)의 두 세트들로 구성된 무단 인장 본체(32)를 포함한다. 링들(33)의 세트들은 횡단 요소들(31)의 각각의 리세스 또는 슬롯(34)에 각각 장착되어, 요소들(31)이 인장 본체(32)의 주연부를 따라 활주하게 한다. 각각의 이러한 슬롯(34)은 사실상 사다리꼴 형태의 하부(35)와 이들의 대략 화살촉 형태의 상부(36) 중간에, 횡단 요소(31)의 측면에 제공되며 측면을 향해 개방된다. 이러한 상부(35) 및 하부(36)들은 횡단 요소(31)의 중심 지주부(central pillar part)(37)를 통해 서로 연결된다. 교번식 릿지(ridge)들 및 홈들(미도시)의 프로파일이 통상적으로 제공되는 측방향 접촉 또는 마찰 표면들(38)을 통한 CVT의 작동 동안, 벨트(3)의 횡단 요소들(31)은 풀리들(1 및 2)과 접촉하게 된다.

전술된 클램핑력들 중 적어도 하나의 레벨을 제어하는 것은 알려져 있으며, 각각의 풀리(2)의 피스톤/실린더 조립체에서 상응하는 유압 제어 압력(Pc2)을 설정함으로써 CVT에 의해 전달되는 구동 토크(T)와 직접적으로 관련이 있는, 축방향 힘(F2)은 일반적으로 출력 풀리(2)에 작용하고, 이러한 알려진 토크 기반 제어 방법은 도3에 개략적으로 도시된다.

알려진 토크 기반 제어 방법에서 가장 먼저 예를 들면, 각각의 센서들(100 및 101)에 의해 측정되는 엔진 스로틀 오프닝(α) 및 엔진 회전 속도(ωe)를 대표하는 신호들에 기초하여, 상기 구동 토크(T)(를 대표하는 신호)는 블록 I에서 결정된다. 나아가 센서들(102) 및 신호들(x) 또한 표시된 바와 같이 구동 토크(T)를 결정하는데 포함될 수 있다.

동시에, 제어 체계(scheme)의 블록 II에서, 변속기 속도 비율 신호(RS)는, 각각의 센서들(103 및 104)에 의해 측정되는, 변속기 입력 속도(ω1) 및 변속기 출력 속도(ω2)를 나타내는 신호와 제2 속도 신호(ω2) 각각의 사이의 비율(ω1/ω2)에 비례하게 생성된다.

다음으로, 제어 체계의 블록 III에서, 출력 풀리(2)의 피스톤/실린더 조립체의 실린더에서 필요한 유압 제어 압력(Pc2)은 예를 들어 상기 식(5)에 기초하는 것처럼, 변속기 속도 비율(RS) 및 구동 토크(T)에 기초하여 결정된다. 또한 센서들(102) 및 신호들(x)이 표시된 바와 같이 출력 풀리 압력을 위한 상기 필요 값 또는 설정치(set-point)(Pc2)를 결정하는데 포함될 수 있다.

위의 관점에서 클러치와 같이 더 단순한 마찰 변속기의 경우 속도 비율 신호(RS)가 이러한 목적을 위하여 필요할 있음이 주목된다.

다음으로, 제어 체계의 블록 IV에서, 필요한 출력 풀리 압력 설정치(Pc2)는 즉, 압력 센서(105)에 의해 측정되는, 유효한 또는 실제로 발생하는 출력 풀리 압력(m-Pc2)과 비교되어, 적절한 제어 작동(△Pc2)에 이른다. 이는 즉, 표시된 바와 같이 비교기(comparator)에 의해 상기 설정값(Pc2)으로부터 상기 측정된 압력값(m-Pc2)을 뺌으로써 간단하게 실현될 수 있다. 이후, 이러한 제어 작동(△Pc2)은 변속기의 기계적 요소들(M) 뿐만 아니라 출력 풀리(2)의 풀리 실린더를 포함하는 유압 제어 시스템(H)에 관한 변속기를 나타내는 블록 V에서 수행된다. 예를 들어 유효한 출력 풀리 압력(m-Pc2)의, 예를 들어 오버슈트(overshoot), 진동, 지체(lagging)를 방지하도록 잘 알려진 PID 제어기를 사용하여, 통상적으로, 제어 작동(△Pc2)은 전체로서, 시스템의 응답을 개선하도록 수정될 것이다.

따라서 이러한 알려진 제어 방법은 변속기에 의해 전달되는 구동 토크(T)의 근사치에서 벗어나고 이를 기초로 필요한 출력 풀리 압력(Pc2)을 위한 절대값 또는 설정치를 결정한다. 그러나 이러한 절대 압력 설정치(Pc2) 없이 상대 압력 제어 작동들(△Pc2)에만 기초하여 변속기를 제어하는 것도 알려져 있다. 상대 제어의 이러한 후자 타입의 슬립기초 예시와 같은, 첫번째가 도4에 개략적으로 도시된다.

알려진 슬립기초 제어 방법에서 가장 먼저, 구동 벨트(3)와 풀리 디스크들(4, 5)의 측방향 접촉면들(38)과 같은, 변속기의 마찰 표면들 사이에서 슬립(s)을 위한 희망값 또는 설정치가, 예를 들어, 각각의 센서들(100, 103 및 104)에 의해 측정되는 엔진 스로틀 오프닝(α), 변속기 입력 속도(ω1) 및 변속기 출력 속도(ω2)를 나타내는 신호들에 기초하여, 블록 VI에서 결정된다. 나아가 센서들(102) 및 신호들(x) 또한 슬립 설정치(s)를 결정하는데 포함될 수 있다.

다음으로, 제어 체계의 블록 VII에서, 슬립 설정치(s)는 즉, 슬립 센서(106)에 의해 측정되는, 실제 발생하는 변속기 슬립(m-s)과 비교되어, 적절한 제어 작동(△s)에 이른다. 상기 실시예에서, 이는 표시된 바와 같이 상기 설정치 슬립값(s)으로부터 측정된 슬립값(m-s)을 뺌으로써 실현된다. 이후, 이러한 제어 작동(△s)은 출력 풀리 압력(Pc2)을 위한 상응하는 제어 작동(△Pc2)으로 전환되는 블록 VIII에 공급된다. 이러한 후자의 압력 제어 작동(△Pc2)은 그 후 변속기를 나타내는 블록 V에서 수행된다.

또한, 상대 제어 방법의 자동-최적화 비율 진동기초의 실시예가 도5에서 개략적으로 도시된다. 이러한 후자의 제어 방법은 변속기 비율(ω1/ω2)에서 자연적으로 발생하거나 능동적으로 유도된 변동들, 특히 진동들에 의존하며, 통상적으로 각각의 변속기 파라미터에 비례하는 각각의 파라미터 신호들(예를 들어, 전류, 전압, 주파수 및/또는 진폭)을 생성하는 3개의 센서들(101, 104, 105)을 필요로 한다. 제1 센서(101)는 변속기 입력 속도(ω1)를 검출하며, 제2 센서(104)는 변속기 출력 속도(ω2)를 검출하며, 제3 센서(105)는 실제로 발생하는 출력 풀리 압력(m-Pc2)을 검출(즉, 측정)한다.

본 발명의 제어 체계의 블록 IX에서, 변속기 속도 비율 신호(RS)는 제1 속도 신호(ω1)와 제2 속도 신호(ω2) 각각의 사이의 비율(ω1/ω2)에 비례하여 생성된다.

다음으로, 블록X에서, 원하는 주파수 또는 주파수들의 범위의 각각의 신호 요소(FRS, FPc2)는 변속기 속도 비율 신호(RS)와 출력 풀리 압력 신호(m-Pc2) 각각에 기초하여 생성된다. 보다 구체적으로, 상기의 신호들(RS 및 m-Pc2) 모두는(표시된 바와 같이 본 특정 실시예에서는 5Hz 주파수 요소임) 상기 신호 요소(FRS, FPc2)를 걸러 내는(즉, 제어 체계의 다음 블록 XI으로 통과하게 하는) 소위 밴드 패스 필터를 개별적으로 관통한다.

다음으로, 블록 XI에서, 곱셈(multiplication) 신호(MS)가 필터링된 속도 비율 신호(FRS)와 필터링된 출력 풀리 압력 신호(FPc2)의 곱셈(FRS*FPc2)에 비례하여 생성된다. 곱셈 신호(MS) 또는 이의 적어도 한 특성은 실질적으로 변속기를 제어하는데 사용되며, 보다 구체적으로는 블록 XII에서 적절한 제어 작동(△Pc2)을 생성함으로써 출력 풀리 압력(Pc2)을 제어하는데 사용되며, 제어 작동(△Pc2)은 변속기를 나타내는 블록 V에서 수행된다. 실제 출력 풀리 압력(m-Pc2) 레벨을 감소("↓")시커거나, 증가("↑")시키거나, 또는 유지("↔")시키는 것으로 각각 구성되는 제어 작동(△Pc2)에 따라 상기 곱셈 신호(MS)의 특성은 단순히 이의 신호(즉, 양, 음 또는 0)일 수 있다. 바람직하게는, 제어 작동(△Pc2)의 크기는 로우 패스 필터를 지나게함으로써 얻어질 수 있는 곱셈 신호(MS)의 크기에 따라 생성된다.

그 중에서도 전술된 현존하는 제어 방법들, 셋 모두에서 즉, 절대 설정치(Pc2 또는 s)를 제공하든 상대 제어 작동(△Pc2)을 제공하든 간에, 입력 풀리 압력(Pc1)은 원하는 변속기 속도 비율(ω1/ω2)을 유지하는 결과로서 결정되거나 제어될 수 있는 것이 주목된다.

본 발명에 따르면, 이들 현존하는 제어 방법들은 제어 정확도 및/또는 반응성의 면에서, 구체적으로 상기 절대, 토크기초 방법을 상기 상대, 슬립기초 또는 비율 진동기초 방법들의 하나와 유리하게 결합함으로써, 더 개선될 수 있으며, 도6은 제1 실시예를 제공한다. 도6에서, 슬립기초, 상대 제어 방법은 토크기초, 절대 제어 방법과 결합된다. 그러나 비율 진동기초 방법과 같은 다른 상대 제어 방법들이 이와 같은 방식에 상응하여 적용될 수 있다.

도6에서, 종래의 토크기초 절대 제어 방법이 블록들 I, II 및 III의 전술된 방식으로 출력 풀리 압력(Pc2)의 최초 설정치(이하 T-Pc2로 지시)를 결정하는데 사용되는 것이 도시된다. 그러나 비교기 IV에 상기 신호(T-Pc2)를 직접적으로 제공하는 대신에, 본 발명에 따른 결합된 또는 복합의 제어 방법의 블록 XIV에서의 상대 제어 방법의 적분된(integrated) 출력을 이에 더함으로써 먼저 수정된다.

도6에서, 상대 제어 방법은 슬립기초 제어 방법이며, 제어 작동 출력(△Pc2)(이하 s-△Pc2로 지시)은 블록들 VI, VII 및 VIII에서 전술된 방식으로 생성된다. 슬립기초 제어 방법의 제어 작동(s-△Pc2)은 복합의 제어 방법의 블록 XIII에서 적분되어, 출력 풀리 압력 수정 신호(s-Pc2)를 생성한다. 이러한 출력 풀리 압력 수정 신호(s-Pc2)는 따라서 블록 XIV의 출력 풀리 압력 설정치(T-Pc2)에 더해져, 결합된 원하는 출력 풀리 압력 또는 설정치(c-Pc2)가 된다. 실제로 발생하는 출력 풀리 압력(m-Pc2)은 알려진 방식으로 이어서 제어되어(즉 도3을 참조하여 전술된 비교기 또는 블록 IV 및 출력 풀리 압력 센서(105)를 사용하여 개회로 또는 폐회로로) 결합된 출력 풀리 압력 설정치(c-Pc2)와 상응한다.

다르게는, 절대 방법의 출력은 미분될 수 있어서, 이에 따라 도7에서 개략적으로 도시되는 바와 같이, 설정치에의 변화들만이 대표되고, 상대 방법에 더해진다. 도7에서, 비율 진동기초, 상대 제어 방법은 토크기초, 절대 제어 방법과 결합된다. 그러나 슬립기초 방법과 같은 다른 상대 제어 방법들이 이와 같은 방식에 상응하여 적용될 수 있다.

도7에서, 종래의 토크기초 절대 제어 방법이 블록들 I, II 및 III의 전술된 방식으로 출력 풀리 압력의 최초 설정치(T-Pc2)를 결정하는데 사용되는 것이 도시된다. 그러나 비교기 IV에 상기 신호(T-Pc2)를 제공하는 대신에, 본 발명에 따른 결합 또는 복합의 제어 방법의 블록 XV에서 미분된다. 상기 미분기 또는 블록 XV의 출력 신호(T-△Pc2)는 따라서 상기 출력 풀리 압력(Pc2)의 설정치에서의 변화들만을 나타낸다.

도6에서, 상대 제어 방법은 비율 진동기초 제어 방법이며, 제어 작동 출력(△Pc2)(이하 r-△Pc2로 지시)은 블록들 IX, X, XI 및 XII에서 전술된 방식으로 생성된다. 비율 진동기초 제어 방법의 제어 작동(r-△Pc2)은 복합의 제어 방법의 블록 XIV에서 이의 블록 XV의 미분된 출력 신호(T-△Pc2)에 더해져, 출력 풀리 압력(Pc2)을 위한 결합된 제어 작동(c-△Pc2)이 된다. 이러한 결합된 제어 작동(c-△Pc2)은 그 후 변속기를 나타내는 제어 설계의 블록 V에서 수행된다.

Claims

적어도 두 마찰면들 사이의 마찰식 접촉에서의 수직 항력의 영향 하에 구동 토크를 전달하기 위한 마찰 변속기를 제어하는 방법이며,
적어도 상기 수직 항력을 결정하는 제1 제어 파라미터에 필요한 레벨이 상기 구동 토크에 직접적으로 의존하여 결정되며,
마찰식 접촉에서 실제로 유효한 수직 항력과 마찰 변속기가 구동 토크를 전달할 수 있는 최소 수직 항력 사이의 편차를 나타내는 제2 제어 파라미터가 결정되며,
상기 제2 제어 파라미터는 상기 유효한 수직 항력과 상기 최소 수직 항력 사이의 차이에 의존하거나 직접적으로 결정되지 않고, 상기 수직 항력 또는 적어도 상기 수직 항력을 결정하는 파라미터의 진동들과, 상기 마찰 변속기의 입력 샤프트와 출력 샤프트 사이의 속도 변속 비율 사이의 연관성에 의존하여 결정되고,
상기 제1 제어 파라미터가 상기 제2 제어 파라미터에 의존하여 제어되거나 또는 상기 제2 제어 파라미터가 상기 제1 제어 파라미터에 의존하여 제어되며,
이에 따라 제어된 제어 파라미터는 유효한 수직 항력의 제어를 위한 마찰 변속기의 제어 시스템의 입력으로서 작용하는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 제어 파라미터는 적분되며,
상기 제1 제어 파라미터는 상기 적분된 제2 제어 파라미터를 더함으로써 제어되는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 제어 파라미터는 미분되며,
상기 제2 제어 파라미터는 상기 미분된 제1 제어 파라미터를 더함으로써 제어되는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 토크에 의존하여 상기 제1 제어 파라미터를 결정할 때, 1보다 큰 값의 안전 계수가 적용되는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
제4항에 있어서, 안전 계수는 1.1과 3.0 사이의 범위에서의 값을 갖는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 제1 제어 파라미터는 적어도 상기 마찰식 접촉의 마찰 계수와 상기 마찰 접촉의 유효 접촉 반경에 의존하여 결정되는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 마찰 계수는 상기 마찰 변속기의 작동 동안 상기 유효한 수직 항력과 상기 제1 제어 파라미터 및 제2 제어 파라미터가 실질적으로 일정한 값으로 상정 했을 때, 상기 유효한 수직 항력을 상기 구동 토크에 연관시킴으로써 갱신되는, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰 변속기는 원추형 형상의 마찰면을 구비하는 축 방향으로 서로 변위가능한 두 개의 풀리 디스크들을 각각 갖는 두 개의 풀리들 및 추가의 마찰면들을 양 측면 상에 갖는 구동 벨트를 포함하는 무단 변속기인, 마찰 변속기를 제어하는 방법.
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