KR20010112048A - 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치 - Google Patents

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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
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Abstract

동기 맞물림식 자동변속기에서, 스로틀을 폐제어중에 액셀페달이 조작된 경우에 생기는 급격한 감속도나 엔진의 불어올림 등을 방지한다.
동력의 전달/차단을 여자전류에 의해 변화시킬수 있는 클러치와, 액셀페달의 밟는 량을 검출하는 액셀포지션센서와, 엔진의 회전속도를 검출하는 엔진회전속도센서와, 업시프트개시를 판정한 때에,
그 시점의 상기 액셀포지션센서의 출력신호에 따라, 미리 설정되어있는 맵으로부터 스로틀폐속도를 결정하는 컨트롤유닛과, 상기 컨트롤유닛으로부터의 지령치에 의해 스로틀개도를 변화시킬수 있는 상기 스로틀밸브를 구비한다.

Description

동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치{CONTROL APPARATUS FOR SYNCHROMESH TYPE AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치에 관한 것으로, 특히 업시프트변속개시시에서의 클러치오프시의 급격한 감속도변화를 저감하는 기술에 관한 것이다.
동기 맞물림식 자동변속기의 제어방법으로서, 일본국 특개소 60-35633호 공개에 표시하는 바와 같이 되는 것이 있다. 여기에서는 액셀페달의 밟는 량을 파리미터로써 시프트개시시의 클러치오프속도 및 스로틀폐속도를 변화시키고 있다.
그러나, 변속개시후에 스로틀밸브를 폐쇄방향으로 제어하고 있는 동안에 액셀페달이 조작된 경우, 액셀페달의 밟는 량을 파라미터로 하고 있는 종래의 방식에서는, 클러치의 폐위치와 스로틀폐위치의 관계가 나쁘고, 즉 스로틀밸브가 폐위치로 된 때에 클러치가 아직 개(리리즈)위치로 되지 않거나, 또는 스로틀밸브가 폐위치로 되기전에 클러치가 개위치로 되거나, 또는 감속도가 발생하거나 엔진의 불어올림이 발생하거나 하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 해소하려고 하는 것으로, 특히 변속개시판단시의 액셀개도로부터 결정되는 스로틀폐속도와, 변속개시판단시의 클러치여자전류와 엔진회전속도로부터 결정되는 클러치오프시간에 따라 클러치오프개시시간을결정함으로써 스로틀밸브를 폐제어중에 액셀페달이 조작된 경우에서도, 급격한 감속도나 엔진의 불어올림 등의 발생을 방지할 수 있는 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 1속-2속 변속용 신크로나이져의 구성도.
도 3은 본 발명에서의 시프트·셀렉트액추에이터와 포지션센서의 관계도.
도 4는 본 발명에서의 시프트위치와 시프트포지션센서 출력특성도.
도 5는 본 발명에서의 시프트위치와 셀렉트포지션센서 출력특성도.
제 6은 본 발명에서의 변속개시시의 스로틀폐제어 및 클러치오프제어의 플로차트도.
제 7은 본 발명에서의 변속개시시의 액셀개도와 스로틀폐속도의 관계를 표시하는 도면.
제 8은 본 발명의 변속개시시의 엔진회전속도와 변속개시시의 클러치여자전류와 클러치오프시간의 관계를 표시하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진 2 : 전자클러치
3 : 동기 맞물림식 변속기 4 : 컨트롤유닛
5 : 시프트·셀렉트액추에이터 6 : 시프트·셀렉트포지션센서
7 : 변속기입력축회전속도센서 8 : 변속기출력축회전속도센서
9 : 스로틀포지션센서 11 : 스로틀밸브
12 : 스로틀액추에이터 13 : 액셀포지션센서
14 : 시프트레버
본 발명에 관한 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치는, 동력전달/차단을 여자전류에 의해 변화시킬 수 있는 클러치와 액셀페달의 밟는 량을 검출하는 액셀포지션센서와 엔진의 회전속도를 검출하는 엔진회전속도센서와 상기 액셀포지션센서의 출력신호에 따라 엔진의 흡기량을 조정하는 전자스로틀밸브와, 상기 액셀포지션센서 및 엔진회전속도센서로부터의 출력신호를 입력하고, 업시프트개시를 판정한 때에 그 시점의 상기 액셀포지션센서의 출력신호에 따라 상기 클러치가 개위치로 된 때에 상기 전자스로틀밸브가 전폐위치로 되도록 상기 전자스로틀밸브의 폐속도를 제어하는 컨트롤유닛을 구비한 것이다.
또, 상기 컨트롤유닛은 상기 스로틀폐속도와 업시프트개시시의 스로틀개도로부터 스로틀전폐까지에 요하는 시간을 예측하는 것이다.
또, 상기 컨트롤유닛은, 상기 클러치의 오프에 요하는 시간을 미리 설정한 클러치오프개시시 전류치와 엔진회전속도로 되는 맵으로부터 계산하는 것이다.
또, 상기 컨트롤유닛은, 상기 클러치오프개시시각을 스로틀전폐까지에 요하는 시간과, 클러치오프에 요하는 시간과의 차로부터 계산하는 것이다.
(발명의 실시의 형태)
이하 본 발명의 실시의 형태에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 의한 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치의 구성도이다.
도 1에서, 1은 엔진, 2는 전자클러치, 3은 동기 맞물림식 자동변속기, 4는 컨트롤유닛이다.
엔진(1)의 흡기관(10)에는 스로틀밸브(11)가 설치되고 그 스로틀밸브(11)의 스로틀개도위치는, 이 스로틀밸브(11)의 근방에서 흡기관(10)에 설치된 스로틀포지션센서(9)에 의해 검출되며 그 출력신호가 컨트롤유닛(4)에 입력된다.
또, 운전자의 액셀페달(도시하지않음)의 밟는 량은, 액셀포지션센서(13)에 의해 검출되고, 액셀포지션센서(13)는 액셀페달의 밟는 량에 비례한 출력신호를 컨트롤유닛(4)에 입력한다.
컨트롤유닛(4)은 액셀포지션센서(13)의 출력신호를 처리하고 액셀페달의 밟는 량에 따른 목표스로틀개도위치를 연산하여 이 목표스로틀개도위치와 스로틀포지션센서(9)에 의해 검출된 스로틀개도위치와의 편차에 따라, 스로틀개도위치가 목표스로틀개도위치가 되도록 스로틀액추에이터(12)를 통하여 스로틀밸브(11)를 피드백제어한다.
또, 엔진회전센서(15)는 크랭크축(21)의 근방에 배치되어 그 회전속도를 검출한다.
후진 기어스위치(16)는, 후술하는 시프트기어(100)의 슬리브리어(100C)의 근방에 배치되어 후술하는 후진용 변속기어열(37)의 피구동측 기어(37a)와 슬리브기어(100C)가 맞물렸을 때 이것을 검출한다.
전자클러치(2)는 엔진(1)이 크랭크축(21)과 동기 맞물림식 자동변속기(3)의 입력축(22)과의 사이에 개재되고, 크랭크축(21)으로부터 동기 맞물림식 자동변속기
(3)의 입력축(22)으로의 동력의 전달/차단을 제어한다.
전자클러치(2)는, 컨트롤유닛(4)에 의해 클러치전달토크에 비례한다. 클러치여자전류가 공급되도록 제어되고, 크랭크축(21)의 회전토크를 컨트롤유닛(4)에 의해 제어된 클러치전달토크로 하여 동기 맞물림식 자동변속기(3)의 입력축(22)으로 전달한다.
동기 맞물립식 자동변속기(3)는, 예컨데 기어비가 다른 5조의 전진용 변속기어열(33)~(36) 및 (38)과, 1조의 후진용 변속기어열(37)과, 이들 변속기어열과 출력축(32)의 운전을 전환하는 복수의(도시예에서는 3개) 슬리브기어(100a)~(100c)로 되는 시프트기어(100)를 갖는 카운터샤프트형의 5단기어 변속기이다. 크랭크축(21
)으로부터 전자클러치(2)를 통하여 입력축(22)에 전달된 입력회전력은 우선 입력축
(22)상, 최전방(도1에서 최좌측)에 있는 프라이머리기어열(33)을 통하여 입력축(22
)과 병렬배치된 카운터샤프트(31)에 전달된다.
출력축(32)은, 입력축(22)과 동축상으로 배치되고, 출력축(32)상에는, 전진용 변속기어열(33)~(36) 및 (38)의 피구동측기어(33a)~(36a) 및 (38a), 후진용 변속기어열(37)의 피구동측기어(37a)가 각각 회전자재로 부착되어 있으며 또 출력축(
32)과 병렬배치된 카운터샤프트(31)상에는 전진용 변속기어열(33)~(36) 및 (38)의구동측기어(33b)~(36b) 및 (38b), 후진용 변속기어열(37)의 구동측기어(37c)가 각각 고착되어 있다.
후진용 변속기어열(37)의 구동측기어(37c)는 중간기어(37b)에 맞물리고 중간기어(37b)는 피구동기어(37a)에 맞물려져 있다.
또, 출력축(32)에는, 3속기어열(34)의 전방(즉 프라이머리기어열(33)과 3속기어열(34)과의 사이)에, 제1슬리브기어(100a)가 축방향으로 이동가능하게 또한, 회전불능으로 설치되며 2속기어열(35)과 1속기어열(36)과의 사이에는, 제2슬리브기어(100b)가 축방향으로 이동가능하게 또한 회전불능으로 설치되며 후진용 변속기어열(37)과 5속기어열(38)과의 사이에는 제3슬리브기어(100c)가 축방향으로 이동가능하게 또한, 회전불능으로 설치되어 있다.
제1슬리브기어(100a)는, 후술하는 시프트포크(101)에 의해 출력축(32)에 따라서 이동되어 프라이머리기어열(33)의 피구동측기어(33a)와 연결된 때, 입력축(22
)과 출력축(32)을 직결하여 4속기어로서 작용한다.
전진용 변속기어열(33)~(36)·(38)의 피동측기어(33a)~(36a)·(38a) 및 후진용 변속기어열(37)의 피동측기어(37a)중 어느 것을 연결하는가로서 전달경로/변속비(프라이머리기어의 기어비 ×각 속기어의 기어비)가 변한다.
동기 맞물림식 자동변속기(3)는, 컨트롤유닛(4)의 출력신호로 제어되는 기어전환용의 시프트셀렉트액추에이터(5)에 의해 시프트기어(100)가 시프트제어되고 현 변속단의 기어끼리의 기계적 맞물림을 제외하는 개방작동과 차기변속단의 기어끼리를 기계적으로 맞물리게 하는 연결작동에 의해 변속조작된다. 또한 후퇴용 변속기어열(37)의 피동측기어(37a)가 슬리브기어(100c)와 맞물린 것은 후진기어스위치(16
)에 의해 검출된다.
컨트롤유닛(4)은, 운전자가 조작하는 시프트레버(14)의 위치에 따라서 스위치신호를 출력하는 시프트레버위치신호와, 액셀페달(도시하지않음)의 밟는 량을 표시하는 액셀포지션센서(13)의 출력신호와, 변속기출력축(32)의 회전속도를 검출하는 변속기출력축회전속도센서(8)의 출력신호를 입력하고, 도시하지 않은 변속기시프트패턴에 의해 차량주행상태에 적합한 변속단을 결정하며, 시프트셀렉트·포지션센서(6)로 시프트레버(14)의 시프트셀렉트위치를 검출하면서 시프트셀렉트액추에이터(5)에 제어신호를 출력하여 시프트기어(100)가 시프트제어되어 현 변속단의 기어끼리의 기계적 맞물림을 제외하는 개방작동과, 목표변속단의 기어끼리를 기계적으로 맞물리게 하는 연결작동에 의해 변속조작된다.
시프트기어(100)의 동기상태는, 변속기입력축회전속도센서(7) 및 변속기출력축회전센서(8)에 의해 검출된 변속기입출력축회전속도의 관계로 부터 검출된다.
변속시에는, 스로틀액추에이터(12)에 의해 스로틀밸브(11)를 소정의 개도위치에 조이고, 전자클러치(2)의 여자전류를 오프하여 동기 맞물림식 변속기를 파워오프상태로 하여 변속단의 전환을 한다.
도 2는 본 발명에 의한 동기 맞물림식 자동변속기의 1속 ~ 2속 변속시의 시프트기어(100)의 동작도이다.
1속상태에서는, 시프트기어(100)의 제2슬리브기어(100b)는 1속기어측의 신크로나이져 링(102)와 신크로나이져 콘(103)과 맞물린 상태에 있고 동력은 1속기어로부터 제2슬리브기어(100b)를 통하여 변속기출력축(33)으로 전달된다. 1속 ~ 2속 변속지령이 있으면 컨트롤유닛(4)의 제어하에 스프트셀렉트액추에이터(5)에 의해 시프트포크(101)가 2속기어방향으로 시프트제어되고, 제2슬리브기어(100b)와 1속기어와의 기계적 맞물림이 벗어나며, 다음에 제2슬리브기어(100b)가 2속기어측의 신크로나이져 링(102)을 2속기어측으로 압압하여 신크로나이져콘(103)에 눌려짐으로써 변속기출력축(33)과 2속기어축과의 회전동기가 일어나고, 제2슬리브기어(100b)와 신크로나이져 링(102) 및 신크로나이져 콘(103)과의 기어의 기계적 맞물림이 되어 1속 ~ 2속 변속기어의 전환이 종료된다.
도 3은, 본 발명에 의한 동기 맞물림식 자동변속기의 시프트·셀렉트액추에이터(5) 및 시프트셀렉트포지션센서(6)의 구성도이다.
시프트셀렉트액추에이터(5)는 도 3에 표시하는 바와 같이 시프트포크(101)를 시프트구동하는 시프트액추에이터(5a)와, 시프트포크(101)를 셀렉트구동하는 셀렉트액추에이터(5b)로 구성된다. 시프트액추에이터(5a)는 시프트포크(101)를 출력축
(32)의 축방향으로 이동시키는 시프트모터(51)와 시프트모터(51)의 구동력을 감속하여 시프트포크(101)를 전달하는 감속기(53)를 구비한다.
셀렉트액추에이터(5b)는 시프트포크(101)를 회전방향으로 이동시키는 셀렉트모터(52)와, 그 셀렉트모터(52)의 구동력을 감속하여 시프트포크(101)로 전달하는 감속기(54)를 구비한다.
또, 시프트셀렉트포지션센서(6)는, 시프트액추에이터(5a)의 감속기(53)에 인접하여 설치되고, 시프트포크(161)의 시프트위치를 검출하는 시프트포지션센서(61)와, 셀렉트액추에이터(5b)의 감속기(54)에 인접하여 설치되며 시프트포크(101)의 셀렉트위치를 검출하는 셀렉트포지션센서(62)를 구비한다.
컨트롤유닛(4)의 시프트제어는 다음과 같이 하여 시행된다. 즉, 시프트액추에이터(5a)에 내장된 시프트모터(51)에 의해 감속기(53)를 통하여 시프트포크(101)를 변속기출력축(32)의 축방향으로 구동하여 시프트포지션센서(61)에 의해 시프트포크(101)의 시프트위치를 검출하여 시프트위치의 피드백제어를 한다.
컨트롤유닛(4)의 셀렉트제어는 다음과 같이 하여 시행된다. 즉, 셀렉트액추에이터(5b)에 내장된 셀렉트모터(52)에 의해 감속기(54)를 통하여 시프트포크(101)를 변속기출력축(32)의 회전방향으로 구동하여 시프트기어(100)의 슬리브기어(100a
) ~ (100c)의 하나에 선택적으로 걸어맞추게 하여 셀렉트포지션센서(62)에 의해 시프트포크(101)의 셀렉트위치를 검출하여 셀렉트위치의 피드백제어를 한다.
도 4는 시프트포크(101)의 상기 시프트위치와 상기 시프트포지션센서(61)의 출력특성의 관계를 표시하는 것으로, 1속 ~ 3속 5속시의 시프트위치전압학습치는 VYA, 뉴트랄시의 시프트위치전압학습치는 VYB, 2속, 4속 후진시의 시프트위치전압학습치는 VYC에 의해 각각 표시된다.
도 5는 시프트포크(101)의 상기 셀렉트위치와 상기 셀렉트포지션센서(62)의 출력특성의 관계를 표시한 것으로, 1속,2속시의 셀렉트위치전압학습치는 VXA,3속,4속시(뉴트랄시를 포함)의 셀렉트위치전압학습치는 VXB,5속,후진시의 셀렉트위치전압학습치는 VXC로 하여 각각 표시된다.
다음에 본 발명의 실시의 형태의 동작에 대하여 도 6의 플로차트를 참조하여설명한다. 도 6은 변속개시시의 스로틀폐제어 및 클러치오프제어의 플로차트도이다.
도 6에서, 변속개시판단의 서브루틴(스텝S100)으로 변속이 개시되었는지 여부를 판단(스텝S110)하고, YES이면 액셀개도로부터 스로틀폐속도를 결정한다. 스로틀전폐까지의 시간A를 계측하기 위하여 다음식
(현재의 스로틀개도 - 전폐스로틀개도)/결정된 스로틀폐속도
에 의해 스로틀전폐까지의 시간A를 결정한다.
또, 엔진회전속도와 여자전류량으로부터 클러치오프시간B를 결정하고 변속중 플러그를 세트한다(스텝S120).
스텝S110에서 NO이면, 스텝S120을 스킵하여 스텝S130으로 진행하고, 스텝S13
0에서는 변속중인지 여부(즉, 변속 플러그가「1」인지)를 판단하고, YES이면 스텝S140에서, 스로틀전폐까지의 시간A와 클러치오프시간B를 비교하며, A＜B이면 스텝S160으로 진행하여 클러치를 오프로 한다.
한편 AB이면, 스텝S150에서, 변속개시부터 현시점까지의 시간과(A=B) 시간을 비교한다. 변속개시부터 현시점까지의 시간＞(A-B)이면, 스텝S160으로 진행하여 클러치를 오프하고 또, 변속개시부터 현시점까지의 시간(A-B)시간이면, 스텝S
170으로 진행한다.
또, 스텝S180에서 클러치를 오프한 후도, 스텝S170으로 진행한다.
스텝S170에서는, 다음식에 의해 현 연산주기의 스로틀개도를 연산한다.
현 연산주기 스로틀개도 = 전연산주기 스로틀개도 - 스로틀폐속도 ×7
여기서 스로틀폐속도(XT)는 1연산주기간의 스로틀개도감산량을 의미한다.
계속해서, 스텝S180에서 변속이 종료하였는지를 판단하고 YES이면 스텝S190으로 진행하여 변속중 플러그를 클리어하여 처리를 종료하고 또 NO이면 그대로 처리를 종료한다.
도 7은 변속개시시의 액셀개도와 스로틀폐속도와의 관계를 표시한 것이다.
도 8은, 변속개시시의 각 엔진회전속도(1000,2000,3000,6000rpm)에서의 변속개시시의 클러치여자전류와 클러치오프시간과의 관계를 표시한 것이다.
이상의 제어에 의해 우선, 변속개시시의 액셀개도에 따라서 스로틀폐속도를 결정하고, 스로틀전폐시간에 맞추어서 클러치의 동력전달량을 0으로 하기 때문에 변속개시후의 액셀개도의 변화에 의해 스로틀개도와 클러치의 토크전달량과의 상관이 틀리는 일이 없다.
또, 스로틀전폐시에 맞추어서 클러치를 오프하기 때문에 클러치오프시의 감속도의 급격한 변화를 저감할 수 있는 동시에 엔진의 불어올림을 방지할 수 있으며 따라서 양호한 변속필링을 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치는, 동력의 전달/차단을 여자전류에 의해 변화시킬 수 있는 클러치와, 액셀페달의 밟는 량을 검출하는 액셀포지션센서와, 엔진의 회전속도를 검출하는 엔진회전속도센서와, 상기 액셀포지션센서의 출력신호에 따라 엔진의 흡기량을 조절하는 전자스로틀밸브와, 상기 액셀포지션센서 및 엔진회전속도센서로부터의 출력신호를 입력하고 업시프트개시를 판정한 때에, 그 시점의 상기 액셀포지션센서의 출력신호에 따라, 상기 클러치가 개위치로 된 때의 상기 전자스로틀밸브가 전폐위치가 되도록 상기 전자스로틀밸브의 폐속도를 제어하는 컨트롤유닛을 구비하므로, 업시프트개시를 판정한 때에, 그 시점의 액셀개도에 의해 결정되는 스로틀폐속도와, 엔진회전속도 및 클러치여자전류치에서 결정되는 클러치오프시간에 따라 클러치오프개시시점을 결정함으로써 변속개시후 스로틀을 폐쇄측으로 제어하고 있는 동안에 액셀페달을 조작된 경우에서도, 액셀페달의 밟는 량을 파라미터로 하고 있는 종래의 방식에서는, 클러치의 개위치는 스로틀폐위치의 관계가 나쁜 것에 의해 생기는 급격한 감속도나 엔지의 불어올림을 방지할 수 있다.
또, 상기 스로틀폐속도와 업시프트개시시의 스로틀개도로부터 스로틀전폐까지에 요하는 시간을 예측함으로써 급격한 감속도의 발생에 의해 변속필링의 악화를 방지할 수 있다.
또, 상기 컨트롤유닛은, 상기 클러치의 오프에 요하는 시간을 미리 설정한 클러치오프개시전류치와, 엔진회전속도로 되는 맵으로부터 연산함으로써 급격한 감속도나 엔진회전의 불어올림에 의한 변속필링의 악화를 방지할 수 있다.
또, 상기 클러치오프개시시각을 스로틀전폐까지에 요하는 시간과 클러치오프에 요하는 시간과의 차로부터 계산함으로써 급격한 감속도나 엔진회전의 불어올림에 의한 변속필링의 악화를 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 복수의 기어단을 자동적으로 전환하는 동기 맞물림식 자동변속기에서, 동력전달/차단을 여자전류에 의해 변화시킬 수 있는 클러치와, 액셀페달의 밟는 량을 검출하는 액셀포지션센서와, 엔진의 회전속도를 검출하는 엔진회전속도센서와 상기 액셀포지션센서의 출력신호에 따라 엔진의 흡기량을 조절하는 전자스로틀밸브와,
    상기 액셀포지션센서 및 엔진회전속도센서로부터의 출력신호를 입력하고, 업시프트개시를 판정한 때에, 그 시점의 상기 액셀포지션센서의 출력신호에 따라 상기 클러치가 개위치로 된 때에 상기 전자스로틀밸브가 전폐위치로 되도록, 상기 전자 스로틀의 폐속도를 제어하는 컨트롤유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤유닛은, 상기 스로틀폐속도와 업시프트개시시의 스로틀개도로부터 스로틀전폐까지에 요하는 시간을 예측하는 것을 특징으로 하는 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤유닛은 상기 클러치의 오프에 요하는 시간을 미리 설정한 클러치오프개시시 전류치와 엔진회전속도에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치.
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