KR20000016207A - 무단변속기(cvt)의 제어방법 - Google Patents

무단변속기(cvt)의 제어방법 Download PDF

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데이브 아담스/커드 고골리
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Abstract

원추벨트 접속형 무단변속기(CVT)에 대하여 한가지 제어방법을 제안하며 휠에 제동을 거는 주행상태가 발생할 때 콘버터 오버브리지 크러치가 열림과 동시에 전진-또는 후진 크러치가 열린다. 제 2 디스크(3)의 압력레벨은 이때 증가하며 자동변속기와 설정 가능한 구배에 따라서 변한다.

Description

무단변속기(ＣＶＴ)의 제어방법
콘풀리벨트형의 무단자동변속기 이하 CVT라 한다(연속가변변속=continous variable transmission)은 다음 부품군으로 구성되어 있다. 발진장치, 전-/후진 주행장치, 가변구동중간축, 디퍼런샬(differential), 유압 및 전자식 제어장치 이러한 구조는 예컨대 ATZ, 자동차 공학잡지 96(1994) 6,380 페이지에 공지되어 있다.
CVT를 장착한 차량에 있어서는 실제로 인터록 제동이 걸릴 경우 다음 문제가 발생한다 : 인터록하는 종동은 CVT의 강한 스키드(skid=휠이 정지상태의 미끄럼 현상)로 인하여 공회전중의 내연기관을 소위 정지시킨다. 제 2 작용으로서 가변구동의 1차 또는 2차디스크에서의 회전수 구배가 큼으로 벨트스립(belt slip)이 발생한다. 이에따라서 DE-OS 40 42 092에 공지되어 있는 것으로서 ABS-작동중에 CVT의 변속을 새로운 변속치로 바꾸는 방법으로서 새로운 변속치는 ABS-구동의 기능을 나타내고 있다. DE-OS 40 42 090에는 또한가지 방법이 공지되어 있어서 ABS-작동 종료후 실제변속을 사전 설정된 시간내에 목표변속으로 전환하도록 되어 있다.
당해 시간은 실제 주행속도로부터 정지시까지의 지속 시간에 해당된다. EP-A1 0 639 732에 공지되어 있는 것으로 패닉제동(panic braking)(비상정지)의 경우 실제변속을 유지하는 방법이다.
명시되어 있는 선행기술은 제동과정중 가변구동만을 활성화 체제로 간주하고 있다. 선행기술은 이에 따라서 차량휠과 내연기관 간의 연결은 제동과정중에 CVT에 의하여 감안되어 있지 않다는데 있다.
본 발명은 ABS(Antilock Brake System) 작동중이나 또는 인터록제동(interlock brake)이 걸리는 동안 콘풀리벨트 접촉형의 무단변속기(CVT)에 대한 제어방법에 관한 것이다.
도면상에는 한가지 실시예가 도시되어 있으며 그 내용은 다음과 같다.
도 1은 시스템 도표.
도 2는 휠을 제동시키는 주행상태 프로그램을 플로우챠트.
도 3은 정지상태 조정 주행상태 프로그램 플로우 챠트 제 1형.
도 4는 정지상태 조정 주행상태 프로그램 플로우챠트 제 2형.
도 5는 정지상태 조정 주행상태 프로그램 플로우챠트 제 3형.
본 발명은 이에 따라서 제동과정을 위하여서는 총체적 체제인 내연기관/CVT를 고려한 방법을 수립하기 위한 과제를 위한 것이다.
본 과제는 발명에 따라서 앤티록시스템 제어장치가 실제상태를 제시하거나 또는 휠회전수 구배가 한계치 보다 크며 브레이크가 작동되거나 대안으로 제동압력이 한계치를 상회하고 차량속도가 어느 한계치 보다 클 때 주행상태를 정지하는 휠을 설정함으로서 해결된다. 주행상태를 차단하는 휠의 설정에 의하여 콘버터 접속 크러치가 열리며 동시에 전-또는 후진 크러치가 열리어서 제 2 디스크 내의 압력레벨이 증대되며 이때 CVT의 변속은 설정할수 있는 차이값 만큼 변하며 이때 변속비의 변화는 일정하게 설정 가능한 구배에 의하여 이루어진다. 당해 해결의 이점을 들어보면 인터록 제동중에 종동과 구동사이의 힘의 고정결합이 풀린다는 점이다. 이로인하여 구동라인의 장력을 저지하며 제 2 압력의 상승에 대하여 동시에 벨트스립이 발생하는 것을 효과적으로 저지하여 준다.
이러한 형태에서 추가 제안코자하는 것은 주행상태를 차단하는 휠이 1차응답에서 브레이크가 작동되지 않는다던가 또는 그 대신에 제동압력이 어느 한계치 아래에 있어서 휠 회전수 또는 주행속도가 어느 한계치 보다 작다는 것을 긍정적으로 감지할때에는 재설정된다.
제 2 응답에서는 전후진 주행위치가 입력되어서 스로틀 신호가 어느 한계치 보다 크다고 긍정적으로 감지되어야 한다.
한가지 추가형태에서 제안하고자 하는 것은 제 2 응답이 부정적인 결과인 경우에는 변속이 어느 한계치 이상으로 큰지를 점검한다. 이때 한계치 이상의 변속치는 승차감이 좋은 발진영역을 나타내며 한계치 이하의 변속치는 정지상태 조정영역을 나타낸다. 제 2 응답은 예컨대 어느 주행위치로 기어를 넣으면 부정적으로 주행페달이 작동되지 않을 것이다.
한가지 추가형태에서 제안하고자 하는 것은 실제 주행상태에서 1차 시점에 대한 정지상태로 조정이 되고 제 2차 압력이 증가되며 초기압력은 최소압력으로 감소된다.
제 2 시점에서 정지상태 조정이 끝나며 이때 1차와 2차시점 사이에 있는 시간격은 유압매체온도와 1차시점에 대한 변속비의 함수를 나타낸다. 이에대한 추가제안 사항은 정지상태의 조정은 제 2차 압력이 상당한 변화를 시할때에만 끝나도록 한다는 것이다. 기타안은 정지상태 조정이 1차디스크의 축방향 위치에 걸쳐서 발진 변속비가 감지될때에 끝나게 하는데에 있다.
도 1은 CVT의 시스템 약도를 도시하고 있다. 상세한 시스템은 ATZ 자동차 공학잡지 96 (1994) 6. 380페이지에 공지되어 있다. 상기 논문은 본 출원의 공개로서 간주한다.
시스템 약도는 참조부호(1)로 가변구동을 도시하고 있다. 이것은 구동축에 배열되어 있는 제 1 원추 디스크대우(2), 벨트접촉(4) 및 종동축으로 배열되어 있는 제 2 원추디스크대우(3)로 되어 있다.
각 원추디스크대우는 축방향에 따라 고정되고 축방향에 따라 이동하는 원추디스크로 구성되어 있다. 이동원추디스크의 축방향에 따른 위치에 의하여 벨트접촉의 회전반경은 이에따라 즉 변속비가 정해진다.
전자 변속제어(5)는 선택레버(10)로부터 신호, 1차디스크(12)의 회전신호, 2차디스크(13)의 회전신호와 입력치(11)를 입수한다. 입력치(11)는 예컨대 도시되지 않은 ABS-제어장치의 휠회전수, ABS-제어장치의 활성-/비활성-상태신호, 스로틀밸브(throttle valve) 신호와 유압매체 온도이다. 이러한 입력치들로부터 전자변속기 제어장치(5)는 CVT의 함수 매개변수 예컨대 1,2차 디스크의 변속비, 작동점 및 압력레벨을 결정한다. 전자변속제어장치(5)는 전자기 압력레규레이터(6)에 의하여 1차 원추디스크대우(2)의 조정실내 압력레벨과 압력레규레이터(7)에 의하여 2차 원추디스크대우(3)의 조정실의 압력레벨을 결정한다. 이에 따라서 1차디스크의 압력레벨은 CVT의 압력회전수, 예컨대 내연기관회전수를 결정한다. 2차디스크의 압력레벨은 벨트접촉(4)/ 2차디스크대우(3)의 접촉압력 이에 따른 시스템의 토크전달크기를 결정한다. 양 압력레귤레이터(6 및 7)에의 압력공급은 펌프(9)로 하는데 유압매체는 윤활유탱크(8)로부터 참조부호 없는 여과기를 거쳐 이송된다.
도 2는 휠에 제동을 거는 주행상태에 대한 프로그램 플로우챠트를 도시하고 있다. S1단계에서 휠에 제동을 거는 상태가 설정되어 있는지를 점검한다(BCR=ON).
주행상태는 인티로킹시스템(Antilocking systme)의 제어장치가 활성화상태를 나타내거나 또는 휠회전수의 구배가 어느 한계치 보다 크고 dnRad/dt〈GW 브레이크, BR=1이 작동될 때 설정된다. 브레이크작동은 제동등 스위치의 기계적 접촉 또는 브레이크 압력의 크기에 의하여 감지할 수 있다. pBR〉GW. 이러한 주행상태 설정을 위한 기타 전제는 주행속도가 어느 한계치보다 크다는 것이다. v〉GW.
단계 S1에서 휠을 제동하는 주행상태가 설정 BLR=ON인 것을 감지하게되면 단계 S2에서 이에 대한 반응으로서 콘버터 크러치(WK)와 전진크러치(KV) 또는 후진크러치(KR)가 열린다. 물론 또한 가능한 것은 콘버터 오버브리지 크러치(converter over bridge clutch)(WK) 만을 열수 있게하는 것이다. 휠에 제동을 거는 주행상태가 설정되어 있지 않으면 단계 S3에 의하여 정상 기능으로 복귀한다. 단계 S4에서 1차-(pPRIM) 및 2차압력(pSEK)이 증대한다. 이러한 결과로 CVT의 iV변속비가 설정 차이값 diV, S5 만큼 변화하며 다음 등식이 성립한다. iV=iV+diV. 변속비 변동구배는 이때 설정이 가능하다. 변속비는 이에 따라서 휠에 제동을 거는 주행상태 중에 활성화되어 변하며 한편 전자변속제어장치(5)는 양 전자기 압력 레규레이터(6,7)에 의하여 1차와 2차 디스크내 압력레벨을 결정한다. 단계 S6에서는 브레이크가 더이상 작동되지 않는지를 점검한다 (BR=0). 응답이 부정 즉 운전자가 여전히 브레이크를 조작하면 단계 S7으로서 대기상태가 행해진다.
긍정적 반응결과 즉 운전자가 브레이크 페달을 놓을 경우에는 단계 S8로 시간단계가 개시된다. 단계 S8로 시간단계가 개시된다. 단계 S9에서는 당해 시간단계의 경과여부를 점검한다. 아니면 단계 S10에서 추가 대기상태로 된다. 시간단계가 경과된 것을 확인하면 응답단계 S11(도 2B)에서 휠회전수의 구배가 어느 한계치 보다 작은지 NGR〉GW를 점검한다. 아니면 재차 단계 S/2로 대기상태가 된다. 회전수구배 NGR이 한계치 보다 작으면 단계 S/3에서 전진-(D) 또는 후진 주행위치(R)로 선택레벌(10) 의하여 기어를 넣었는지 여부를 점검한다. 그렇지 않으면 프로그램은 단계 S15로 분기한다. 단계 S13에서 긍정적 반응결과를 얻으면 단계 S14에서 스로틀신호가 어느 한계치 보다 큰지 DKI〉GW 즉 운전자가 가속페달을 조작하고 있는지를 점검한다. 부정적인 반응결과 즉 가속페달 작동이 안되거나 또는 거의 작동이 안될 경우에 프로그램을 동시에 단계 S15로 분기한다. 긍정반응 결과인 경우에는 단계 S16으로서 휠에 제동을 거는 주행상태(BLR=OFF)로 설정된다. 그다음 단계 S3가 따라서 정상 기능으로 복귀한다.
단계 S15에서는 최종변속비 iV가 어느 한계치 보다 큰지, iV〉GW인지를 점검한다. yes이면 한 변속비가 존재하며 이에 의하여 승차감이 나고 안전한 발진이 가능하며 즉 다음단계로서 단계 S16에 따라 휠에 제동을 거는 주행상태로 설정된다(BLR=OFF). 변속비 iV가 어느 한계치 보다 작으면 즉 오우버드라이브(overdrive)일 때 프로그램은 종속프로그램 A로 분기한다. 종속 프로그램 A에서 주행상태는 정지상태 조정으로 된다. 종속프로그램을 도 3 내지 5와 연계시켜 설명한다.
도 3은 종속프로그램으로서 주행상태의 제 1안 정지상태 조정을 보여주고 있다. 단계 S17로 시작하는 한편 주행상태가 정지상태 조정으로 설정된다 (FSR=ON). 주행상태가 정지상태 조정으로 설정될 때 CVT의 변속비는 어느 한계치 이하 즉 오버드라이브 방향에 놓이게 된다. 종속프로그램은 이에 따라서 항상 활성화되며 이때 최종유지되는 변속비 iV는 승차감이 좋은 발진이라고 보기에는 미흡하다. 단계 18에서 시간단계가 개시된다. 단계 19에서 초기압력 pPRIM은 최소압력으로 감소되며 제 2 압력 pSEK는 설정치로 증가한다. 이로인하여 변속비는 발진변속 iV(A) 방향으로 변한다. 단계 S21에서는 시간단계가 경과되었는지를 점검한다. NO이면 대기상태 S22가 행해진다. 도 3에 따르는 종속프로그램은 이에 따라서 발진변속비 iV(A)가 일정시간단계를 경과한 후에 도달하는 것으로 나타나 있다. 이러한 시간단계 즉 t1 내지 t2의 시간격은 이에따라 유압매체(Teta)의 온도와 최종 설정된 변속비의 함수 t1/t2=f(Teta, iV)이다. 시간단계 경과후에 프로그램은 점 B로 분기하며 즉 당해 프로그램은 도 2에 따르는 프로그램 플로우로 분기한다.
도 4는 정지상태 조정의 주행상태의 제 2안을 보여주고 있다. 이것은 단계 S23으로 개시되는 한편 주행상태는 정지상태조정으로 설정된다(FSR=ON). 입력의 전제는 도 3에서 설명한 바와같다. 단계 S24에서는 동시에 초기압력 pPRIM이 최소로 감소되며 제 2차압력 pSEK는 발진변속비 iV(A)로 유도된다. 단계 S26에서는 즉 제 2차 압력이 어느 한계치보다 큰지 pSEK〉GW를 점검한다. no이면 단계 27에서 대기상태로 돌입한다. 긍정적 반응이면 즉 제 2차 압력이 상당한 변화를 보이면 프로그램은 프로그램점 B, 즉 도 2에 따르는 프로그램 플로우로 복귀한다.
도 5는 주행정지 조정에 대한 제 3안을 보여주고 있다. 단계 S8 및 S29는 이때 도 4의 단계 S23 및 S24와 대응한다. 단계 S31에서 1차 디스크의 축방향위치는 발진변속 iV(A)의 위치, Weg_S1(A)와 일치하는지를 점검한다. no이면 단계 32에서 대기상태가 된다. 긍정적 응답 즉 변속비가 발진을 위한 변속과 일치하면 도 2에서 프로그램은 점 B로 분기한다.
도 6은 주행정지 조정중에 시간에 대한 제 2 디스크의 압력변화 pSEK 와 제 1디스크의 압력변화 pPRIM 및 변속비 iV 또는 제 1 디스크의 거리 Weg_S1을 보여주고 있다. 주행정지조정을 제 1 시점 t1에 설정함으로서 제 2 압력은 한가지 설정치로 증가된다. 동시에 초기압력은 최소로 감소된다. 제 2시점 t2에 이르러 정지상태조정이 끝난다. 시간 t1/t2는 이때 유압매체온도와 시점 t1에 대한 변속비 iV의 함수이다. 제 2안은 주행정지상태조정이 이제 제 2 압력 pSEK의 상당한 변화가 있을때에 한하여 끝난다는데 있다. 이러한 상당한 변화는 도 6에서 참조부호 C에 의하여 압력정점으로 나타나고 있다.
주행상태의 정지상태 조정 끝에대한 제 3안을 이제 1차 디스크의 축방향 위치에 의하여 발진변속비 iV(A)가 감지된다 Weg_S1(A)는데 있다. 이것은 일반적으로 제 1 디스크의 실린더 상에 경사진 선이 배열되어 있으므로 이 배열되어 있으므로 회전수센서가 기준마크에 대한 임펄스의 시간적인 변위로부터 1차디스크의 축방향위치가 정해짐으로서 이루어진다.
도 6에서 1차디스크는 시점 t2에 대한 거리 Weg_S1(A)에 이른다.
차량에 있어서 ABS 작동 또는 인터록 제동에 있어서 콘풀리벨트 접촉에 의한 무단변속 제어방법의 하나로 적합하다.

Claims (8)

  1. 차량의 콘풀리 벨트형 접촉식 무단변속기 제어방법에 있어서,
    주행상태에 제동을 거는 휠이 설정되며(BLR=ON) 이때 역제동시스템에 대한 제어장치는 한가지 활성화상태를 제시하며 또는 휠회전수의 구배는 어떤 한계치보다 크고(DnRad/dt〉GW) 브레이크가 조작(BR=1) 또는 대안으로 제동압력이 어떤 한계치(pBR〉GW)을 상회하며 차량속도는 어느 한계치보다 크며(v〉GW) 이때 주행상태 설정을 정지시키는 휠(BLR=ON)이 컨버터 전달 크러치를 열며 동시에 전후진 크러치가 열리고 제 2 디스크의 압력레벨(pSEK)이 증대되며 CVT의 iV(BLR=ON)의 변속비는 설정 가능한 차이값 diV 만큼 변한다(iV=iV(BLR=ON)+diV) 이때 변속비의 변화는 설정 가능한 구배(diV/dt)로 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    휠에 제동을 거는 주행상태가 원위치로 올 때(BLR=OFF) 제 1 응답에서 브레이크가 작동하지 않거나(BR=0) 또는 대안으로 제동압력이 한계범위 이내(pBR〈G2) 에 있으며 휠회전수 nRad 또는 주행속도 V가 어느한계치 보다 작다는 것(nRad〈Gw, v〈GW)을 긍정적으로 감지하며 제 2 응답에서 전진-(D) 또는 후진위치(R) 기어가 드어가고 스로틀신호가 어느 한계치 보다 크다는 것(DKI〉GW)을 감지하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    제 2 응답이 부정적 결과이며 변속비(iV)는 어느 한계치 보다 크며(iV〉GW)이때 한계치 상위인 변속비치는 승차감이 좋은 발진범위를 나타내며 한계치 하위인 변속치는 정지상태조정역(FSR)을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    활성화 주행상태 정지상태 조정(FSR=ON)이 제 2압력(pSEK)의 제 1시점(t1)으로 증대되고 제 1압력(pPRIM)이 최소한 압력으로 감소되며 제 2시점 t2에서 정지상태 조정이 끝날 때(FSR=OFF) 시간격 t1/t2는 유압매체의 온도와 제 1시점에 대한 변속비의 함수를 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 방법(t1/t2=f Teta, iV(t1))
  5. 제 1 시점에 대한 활성화 주행정지상태조정(FSR=ON)에서 제 2압력(pSEK)이 증가되고 제 1압력(pPRIM)은 최소로 감소되며 정지상태 조정이 끝날 때(FSR=OFF) 제 2압력(pSEK)은 상당한 변화를 제시하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    제 1시점 t1에 대한 활성화 주행정지 조정에 있어서, 제 2 압력(pSEK)이 증가되고 제 1 압력(pPRIM)은 최소로 감소되며 정지 조정이 끝나는데(FSR=OFF), 이때 제 1 디스크가 축방향 위치에 걸쳐서 발진변속비(iV(A), Weg_S1)가 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 전항들중 어느 하나의 항에 있어서,
    변속비의 변화 diV는 제 2디스크의 압력레벨(pSEK)에 의하며 제 1디스크의 압력레벨 pPRIM 은 수학모델로 연산되어 전자기식 압력레규레이터에 의하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    수학모델에 의하여 비선형 특성과 가변구동계(1)의 장애변수가 보정되어서 제 1 디스크의 압력레벨 pPRIM은 다음 관계식 : 즉
    pPRIM = [C-d(i) (di_soll/dt)] A1
    여기서
    C = (pSEK + K_R2n22) A2μ - K_R1n12ㆍA1
    각 부호의 의미는 다음과 같다.
    pSEK : 제 2 디스크의 압력레벨
    A2 : 제 2 디스크의 작용면
    A1 : 제 1 디스크의 작용면
    μ : 제 1- 및 제 1디스크의 하중비(kp/ks)
    d(i) : 변속비에 따르는 매개변수
    di_soll/dt : 변속비 변동의 설정치-구배
    n1 : 제 1 디스크의 회전수
    n2 : 제 2 디스크의 회전수
    K_R1 : 제 1 디스크의 로터(rotor) 압력계수
    K_R2 : 제 2 디스크의 로터(rotor) 압력계수
    에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
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