KR20050068950A - 자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법 - Google Patents

Abstract

매뉴얼 변속시 변속시간을 최소화하여 변속중 가속페달의 작동으로 인한 변속 충격을 방지할 목적으로;

자동 변속기 탑재 차량에서 전진 1속 및 N, R, P 레인지에서 반력요소로 작용하는 마찰부재를 듀티 제어함에 있어서,

N,P 레인지에서는 유압을 최소압으로 유지할 수 있도록 제어하고, D 레인지에서는 상기 마찰부재를 보조하는 원웨이 클러치의 용량에 따라 최소압으로 유지될 수 있도록 제어하되, N → R 매뉴얼 변속시는 상기 마찰부재의 제어 듀티를 일정시간 0%로 하지 않고 변속 즉시 초기 듀티 출력이 이루어지면서 변속 제어가 이루어지도록 하고, D → R 매뉴얼 변속시는 N 레인지에 머무르는 시간동안 최저 듀티 유지 후, 초기 듀티 출력이 이루어지면서 변속 제어가 이루어지는 자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법을 제공한다.

Description

자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법{METHOD OF CONTROLLING SHIFT UNDER MANUAL SHIFT FOR AUTOMATIC TRANSMISSION IN VEHICLE}

본 발명은 자동 변속기 탑재 차량에 있어서, N → R, D → R 등과 같은 매뉴얼 변속시 변속 충격을 최소화할 수 있도록 한 자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법에 관한 것이다.

예컨대, 자동차에 적용되는 자동 변속기는 자동차의 주행속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출 조건에 따라 변속 제어장치가 다수의 솔레노이드 밸브를 제어하여 유압을 제어함으로써, 목표 변속단의 변속기어가 동작되어 자동으로 변속이 이루어지게 하는 것이다.

즉, 운전자가 셀렉트 레버를 원하는 변속단으로 레인지 변환하면, 매뉴얼 밸브의 포트 변환이 이루어지면서 오일펌프로부터 공급되는 유압을 솔레노이드 밸브의 듀티 제어에 따라 변속기어 메카니즘의 여러 작동요소를 선택적으로 작동시켜 변속이 이루어지도록 한다.

이와 같은 작동원리에 따라 동작되는 자동변속기는, 각 해당 목표 변속단으로의 변속이 실행되는 경우 작동 상태에서 작동 해제되는 마찰요소와, 작동 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 마찰요소를 보유하게 되는데, 이들 마찰요소의 작동 해제 및 작동 시작 타이밍에 따라 자동변속기의 변속 성능이 결정되므로 최근에는 보다 나은 변속 성능 향상을 위한 변속 제어방법의 연구가 활발하게 진행되고 있다.

이러한 자동 변속기에 있어서, 본 발명은 중립(N) 레인지에서 후진(R) 레인지, 또는 주행(D) 레인지에서 후진(R) 레인지로의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법에 관계하는데, 본 발명이 적용될 수 있는 자동 변속기 유압 제어 시스템의 일예를 살펴보면, 도 1에서와 같이, 엔진으로부터 동력을 전달받아 토크 변환하여 변속기측으로 전달하는 토크 컨버터(200)와, 이 토크 컨버터 및 변속단 제어에 필요한 오일과 윤활에 필요한 유압을 생성하는 오일펌프(202)를 포함하며, 상기한 오일펌프(202)로부터 생성된 유압은 압력 조절 및 댐퍼 클러치 제어수단과, 감압수단, 변속 제어수단으로 분기되어 공급된다.

상기 압력 조절 및 댐퍼 클러치 제어수단은 상기 오일펌프(202)로부터 압송되는 유압을 일정한 압력으로 조절하는 압력조절밸브(204)와, 이의 압력조절밸브(204)로부터 공급되는 유압을 토크 컨버터 및 윤활용으로 일정하게 조절하는 토크 컨버터 컨트롤 밸브(206)와, 토크 컨버터의 동력 전달 효율을 높여주기 위해 댐퍼 클러치를 제어하는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(208)로 이루어진다.

상기 감압수단은 라인압 보다 항시 낮은 압을 유지할 수 있도록 하는 리듀싱 밸브(210)로 이루어지며, 이의 리듀싱 밸브(210)를 통해 감압된 유압의 일부는 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(208)의 제어압으로 공급된다.

그리고 상기의 감압 일부는 변속단 제어압으로 사용될 수 있는 유압을 형성하는 제1,2,3 압력 제어밸브(212)(214)(216)와, 이들을 제어하는 제1,2,3 솔레노이드 밸브(S1)(S2)(S3)로 이루어지는 유압제어수단으로 공급된다.

상기 변속 제어수단은 운전석에 있는 셀렉터 레버의 위치에 따라 연동되어 작동하면서 유로를 절환하는 매뉴얼 밸브(218)로 이루어지며, 이의 매뉴얼 밸브(218)로 공급되는 유압은 각 레인지 선택에 따라 상기 유압제어수단에 의하여 제어되거나 직접적으로 하류측의 형성되는 유압 분배수단의 로우 컨트롤 밸브(220) 및 N-R 컨트롤 밸브(222), 그리고 스위치 밸브(224)와 제1, 2 페일 세이프 밸브(226)(228)를 통해 각각의 변속단에서 선택적으로 작동하는 마찰요소로 유압이 공급되도록 구성되어 있다.

즉, 전진 1속에서는 언더 드라이브 클러치인 제1 클러치(C1)와 로우/리버스 클러치인 제1 브레이크(B1)에 유압이 공급되고, 2속에서는 반력요소가 상기 1속에서 제1 브레이크(B1)의 작동이 해제되면서 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 3속에서는 상기 2속의 상태에서 제1 브레이크(B2)가 작동 해제되면서 오버 드라이브 클러차인 제2 클러치(C2)가 작동되고, 4속에서는 상기 3속의 상태에서 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되면서 제2 브레이크(B2)의 작동에 의해 변속이 이루어진다.

그리고 후진 변속단에서는 리버스 클러치인 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)이 작동되면서 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 유압 제어 시스템을 보유하는 자동 변속기에 있어서, 매뉴얼 변속시는 대개 N 레인지에서 D 또는 R 레인지로 변속이 이루어지게 되는데, 이때, N 레인지에서는 로우/ 리버스 브레이크인 제1 브레이크(B1)가 작동되고, D 레인지에서는 언더 드라이브 클러치인 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치 및 상기 제1 브레이크(B1)가 작동되고, R 레인지에서는 리버스 클러치인 제3 클러치(C3)와 상기 제1 브레이크가 작동된다.

이에 따라 N 레인지에서 상기 제1 브레이크의 제어 듀티를 100%로 유지하고 있는 상태에서 D 레인지로의 변속시에는 제1 클러치(C1)에 공급되는 유압을 듀티 제어하여 공급하게 되는 바, 제1 브레이크는 제어하지 않는다.

그리고 N 레인지에서 R 레인지로의 변속시에는 유압의 제어없이 제3 클러치(C3)로 유압이 공급되도록 구성되어 있는 바, 제1 브레이크의 경우에는 제어 듀티를 0%로 일정 시간 유지한 후에 제어압이 공급될 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기와 같이 매뉴얼 변속을 제어하는 경우에는 N → D 로의 매뉴얼 변속시에는 별다른 문제점이 제기되지 않으나, N → R 레인지의 변속시 제1 브레이크 제어를 위해서는 도 2의 위해서는 100% 듀티 제어되고 있던 제1 브레이크의 듀티를 0%로 일정시간(T1) 유지하여야 하는 바, 변속시간이 길어진다.

그리고 D → R 레인지의 변속시에도 제1 브레이크 제어를 위해서는 도 2에서와 같이, 100% 듀티 제어되고 있던 제1 브레이크의 듀티를 0%로 일정시간(T1) 유지하여야 하는 바, 변속시간이 길어진다.

이에 따라 N → R, D → R 매뉴얼 변속후 변속이 완료되기 이전에 급출발을 위하여 가속 페달을 밟는 경우 변속 충격이 크게 발생된다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명자는 상기와 같은 종래 문제점을 예의 연구한 결과, N 레인지 또는 D 레인지에서 제1 브레이크가 원웨이 클러치와 함께 작동을 하게 되는 바, 작동압이 높을 필요가 없다는 데에 인식하여 본 발명을 제안하게 되었다.

즉, 본 발명은 제1 브레이크를 작동 제어를 위한 시간을 최소화하여 변속시간을 단축시킴으로써, 변속중 가속페달의 작동으로 인한 변속 충격을 방지할 수 있도록 한 자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 자동 변속기 탑재 차량에서 전진 1속 및 N, R, P 레인지에서 반력요소로 작용하는 마찰부재를 듀티 제어함에 있어서,

N,P 레인지에서는 유압을 최소압으로 유지할 수 있도록 제어하고, D 레인지에서는 상기 마찰부재를 보조하는 원웨이 클러치의 용량에 따라 최소압으로 유지될 수 있도록 제어하되,

N → R 매뉴얼 변속시는 상기 마찰부재의 제어 듀티를 일정시간 0%로 하지 않고 변속 즉시 초기 듀티 출력이 이루어지면서 변속 제어가 이루어지도록 하고,

D → R 매뉴얼 변속시는 N 레인지에 머무르는 시간동안 최저 듀티 유지 후, 초기 듀티 출력이 이루어지면서 변속 제어가 이루어지는 자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 N → R, D → R 매뉴얼 변속시의 제어 패턴도로서, 본 발명에서는 N상태에서의 제1 브레이크(B1)의 제어 듀티를 현재 100%에서 대략 0.5BAR정도(마찰부재가 작동되지 않는 최대의 유압)로 유지 할 수 있도록 하여 N → R 변속시 초기 제1 브레이크 제어압 제어 듀티를 0%로 제어하는 시간(피스톤의 내부를 유압으로 채워주기 위한 시간)을 없앰으로써, 그만큼 변속 시간을 단축 할 수 있도록 한 것이다.

그리고 D 레인지 상태에서는 제1 브레이크(B1)가 원웨이 클러치의 도움을 받기 때문에 제어압이 공급되지 않아도 되지만 원웨이 클러치의 내구성을 위하여 제1 브레이크(B1)가 작동하게 되는 바, 완전한 제1 브레이크(B1)의 작동을 요구하는 R 레인지 보다 1/4 정도의 토오크 용량 차이가 있으므로 이를 고려하여 현재보다 1/2 ~ 1/3정도로 제어함으로써, 도 3에서와 같이, D → R 변속시 제1 브레이크(B1)의 제어를 위한 0% 유지 시간을 줄일 수 있도록 한 것이다.

도 4는 본 발명을 운용하기 위한 시스템의 블록도로서, 차량 상태 검출수단(2)은 변속 레인지를 검출하는 인히비터 스위치(4)와, 운전 상태를 오버 드라이브 상태로 절환하는 오버 드라이브(O/D) 스위치(6)와, 주행모드를 파워 또는 이코노미 상태로 선택하는 P/E 절환 스위치(8)와, 가속페달의 조작 여부를 검출하는 가속페달 스위치(10)와, 유온을 검출하는 유온센서(12)와, 차속을 검출하기 위한 펄스 제너레이터 B(PG-B)(14)와, 스로틀 밸브의 개도각을 검출하는 스로틀 개도각 센서(16)와, 에어컨의 작동 여부를 검출하는 에어컨 릴레이(18)와, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 RPM 센서(20)등을 포함하여 이루어진다.

상기 차량상태 검출수단(2)으로부터 해당 신호가 입력되면 트랜스밋션 제어유닛(TCU)에서는 이들 신호를 미리 입력되어진 데이터와 비교 분석하여 자동 변속기의 유압 제어 시스템의 구동수단(22)을 제어하여 변속을 실시하게 되는 것이다.

상기에서 차량 상태 검출수단(4)은 상기의 센서 또는 스위치들로만 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라서는 다른 센서들의 정보를 검출할 수 있으며, 상기 유압 제어 구동수단(22)은 유압 제어 시스템에 적용되는 다수의 솔레노이드 밸브를 지칭한다.

상기와 같은 제어 시스템을 이용한 작동 흐름을 살펴보면, 도 5에서와 같이, 트랜스밋션 제어유닛에서는 차량의 운전 중 변속 레버가 N 또는 P 레인지 상태인가를 판단하게 된다(S100).

상기 S100 단계에서 변속 레버가 N 또는 P 레인지 상태로 판단되면, 제1 브레이크(B1)의 유압을 제어하는 솔레노이드 밸브를 제어하여 대략 유압이 0.5bar 정도가 되도록 듀티 제어를 실시하면서(S110), 변속 레버가 R 레인지로 절환되는지를 판단하게 된다(S120).

그리고 상기 S120 단계에서 변속 레버가 R 레인지로 절환되었다고 판단되면, 제1 브레이크(B1)의 초기 듀티(Dr)을 출력한 후, 정상적인 제어를 실시한 후(S130) 종료한다.

또한, 상기 S100 단계에서 변속 레버가 N 또는 P 레인지 상태가 아니라고 판단되면, 다시 변속 레버가 D 레인지 상태인가를 판단한다(S200).

상기 S200 단계에서 변속 레버가 D 레인지 상태라고 판단되면, 토크별로 설정되어 있는 제1 브레이크의 듀티(기존의 1/2 ~ 1/3 정도; 이는 해당 차량에 따라 달라질 수 있음)를 설정하여 출력하면서(S210), 변속 레버가 R 레인지로 절환되는지를 판단하게 된다(S220).

상기 S220 단계에서 초기 제1 브레이크 듀티로 일정시간(Tdr)을 유지하고, 초기 제어듀티(Dr)를 출력한 후 정상 제어를 실시하고(S230) 종료한다.

그리고 상기 S200 단계에서 변속 레버가 D 상태가 아니라고 판단되면, 다시 변속 레버가 R 상태인가를 판단하여(S300), 변속 레버가 R 상태라고 판단되면 제1 브레이크를 엔진 부하에 따라 정상적으로 제어한 후 종료한다(S310).

상기 S230 단계에서 Tdr은 N 레인지 상태에서 머무르는 시간에 따라 달라진다.

상기에서 마찰부재를 제1 브레이크(B1)라고 지칭하고 있으나, 이는 도 1을 기준으로 한 것이며, 이와 다른 유압 제어 시스템인 경우에는 D 레인지 1속 및 N 레인지, 후진 레인지에서 공통적으로 작동하는 마찰요소를 보유하는 경우에는 그 마찰부재를 지칭함은 물론이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, R 레인지 상태에서 제1 브레이크 압을 제어할 수 있도록 하고, N 레인지에서 제1 브레이크 압을 최소압으로 제어하며, D 레인지 상태에서 원웨이 클러치의 용량에 맞추어 제1 브레이크 압을 제어함으로써, N → R, D → R 변속시 변속시간을 줄이고, 이로 인하여 변속중 가속페달의 조작에 의한 변속 충격 발생을 근본적으로 해결할 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 자동 변속기 유압 제어 시스템의 일예도.

도 2는 N 레인지에서 R 레인지로의 매뉴얼 변속시의 패턴도.

도 3은 D 레인지에서 R 레인지로의 매뉴얼 변속시의 패턴도.

도 4는 본 발명을 운용하기 위한 시프트 패턴 제어 시스템의 블록 구성도.

도 5는 본 발명에 의한 제어방법의 작동 흐름도이다.

Claims (2)

1. 자동 변속기 탑재 차량에서 전진 1속 및 N, R, P 레인지에서 반력요소로 작용하는 마찰부재를 듀티 제어함에 있어서,

   N,P 레인지에서는 유압을 최소압(마찰요소가 작동되지 않는 최대의 유압)으로 유지할 수 있도록 제어하고, D 레인지에서는 상기 마찰부재를 보조하는 원웨이 클러치의 용량에 따라 최소압으로 유지될 수 있도록 제어하되,

   N → R 매뉴얼 변속시는 상기 마찰부재의 제어 듀티를 일정시간(마찰부재의 내부를 유압으로 채우기 위한 시간) 0%로 하지 않고 변속 즉시 초기 듀티 출력이 이루어지면서 변속 제어가 이루어지도록 하고,

   D → R 매뉴얼 변속시는 N 레인지에 머무르는 시간동안 최저 듀티 유지 후, 초기 듀티 출력이 이루어지면서 변속 제어가 이루어지도록 함을 특징으로 하는 자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법.
2. 자동 변속기 탑재 차량에서 전진 1속 및 N, R, P 레인지에서 반력요소로 작용하는 마찰부재를 제어함에 있어서,

   차량의 운전 중 변속 레버가 N, P 레인지 상태인가를 판단하는 제1 변속상태 판단 단계와;

   상기 제1 변속상태 판단 단계에서 조건을 만족하면, 상기 마찰부재의 유압을 최소압으로 제어하면서 변속 레버가 R 레인지로 변환되었다고 판단되면, 상기 마찰부재의 초기 제어 듀티 출력되면서 변속 제어가 이루어지는 N → R 변속 단계와;

   상기 제1 변속상태 판단 단계에서 조건을 만족하지 못하면, 변속 레버가 D 레인지 인가를 판단한 제2 변속상태 판단 단계와;

   상기 제2 변속상태 판단 단계에서 조건을 만족하면, 토크별로 설정되어 있는 제어 듀티를 출력하면서 변속 레버가 R 레인지로 변환되었다고 판단되면, N 레인지에 머무르는 시간동안 최저 듀티 유지 후, 초기 듀티 출력이 이루어지면서 변속 제어가 이루어지는 D → R 변속 단계와;

   상기 제2 변속상태 판단 단계에서 조건을 만족하지 못하면, 변속 레버가 R 레인지를 판단하여 조건을 만족하면 엔진 부하에 따른 제어 듀티를 출력하는 R 레인지 유지 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기 차량의 매뉴얼 변속시 변속 제어방법.