KR20050068984A - 무단 변속기의 클러치 제어방법 - Google Patents

Abstract

무단 변속기의 클러치 제어방법이 개시된다. 개시된 무단 변속기의 클러치 제어방법은, (a) 일정한 엔진 토크(T)를 내는 엔진을 장착한 차량이 정속 주행 중에 불측의 토크를 받는 단계와; (b) 클러치 및 풀리의 압력을 제어하기 위한 클러치 압력 제어의 안전율(1+β) 및 풀리 압력 제어의 안전율(1+α)을 각각 동시에 적용하는 단계와; (c) 상기 클러치가 미끄러지도록 상기 클러치를 제어하여 상기 클러치의 전달 가능 토크를 적용하고, 풀리 압력 제어로 벨트-풀리의 전달 가능 토크를 적용하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 작은 안전율에도 벨트-풀리가 미끄러지지 않도록 하여 내구성을 보장하고, 낮은 안전율로 인해 효율 증가를 꾀하여 연비가 향상되고, 벨트-풀리의 미끄럼을 원천적으로 방지하므로 내구성 향상 및 그에 따른 안전율 저하로 연비절감의 효과가 크며, 예상치 못한 큰 역토크가 들어올 때 클러치가 저절로 미끄러지므로 승차감을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

무단 변속기의 클러치 제어방법{METHOD OF CONTROLLING CLUTCH IN CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 무단 변속기의 클러치 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연비 절감과 승차감을 향상시키기 위한 무단 변속기의 클러치 제어방법에 관한 것이다.

무단 변속기(Continuously Variable Transmission; 이하 CVT라 함)의 풀리(pulley)에 가해지는 축력은 입력 토크(torque)에 비례하여 주어야하는데, 입력토크에 비해 축력을 너무 적게 주게 되면 벨트(belt)가 미끄러져 슬립(slip)에 의한 손실이 발생한다. 그리고 축력을 너무 많이 주게 되면 벨트와 풀리의 마찰에 의한 자체 손실과 오일펌프에 의한 부하가 커짐에 따른 손실이 발생한다.

그래서 보통 입력 토크에 대한 어느 정도의 안전율을 곱하여 이것을 전달하는 축력이 생성되도록 풀리에 가해주는 압력을 정한다.

이때 만약 입력 토크가 작아 풀리에 가해주는 압력도 작은 경우, 또는 예기치 못한 상황에서 예상했던 토크보다 더 큰 토크 입력이 들어올 때(예컨대, 주행 중 돌을 밟아서 큰 역토크가 들어오는 경우 등), 벨트와 풀리가 미끄러지게 되는데 벨트와 풀리의 미끄러짐은 내구에 치명적이므로 도 1에 도시된 바와 같이, 입력 토크가 작은 경우에는 안전율을 크게 하여 돌발상황에 대비하는 것이 일반적이다.

따라서 종래의 기술은 예상 입력 토크가 작을수록 안전율을 높게 설정하여 벨트-풀리를 보호하므로 도 2에 도시된 바와 같이, 벨트-풀리 마찰 및 오일펌프 부하에 의한 엔진 토크 손실이 상당히 커지게 된다.

예를 들어, 현재 차량은 최대 토크가 200Nm인 엔진을 장착하며 주행하고 있고, 이때 엔진에서 만들어내는 토크는 50Nm이고 정속 주행중이었는데, 마침 돌을 밟아 -90Nm의 역토크를 받았다고 가정해 보자.

즉, 엔진 토크는 50Nm, 순간적인 외부 입력에 의한 실제 토크는 -90Nm이다. 그리고 클러치 압력은, 항상 200Nm의 전달 토크를 유지할만한 압력을 유지하고, 클러치가 미끄러지지 않으며, -90Nm가 벨트-풀리로 전달된다.

그리고 현재 엔진 토크는 최대 토크의 1/4에 해당하므로 도 3에서와 같이, 약 2.0의 벨트-풀리 안전율이 적용 중이었다. 즉, 실제로 전달된 토크는 -90Nm이며, 벨트-풀리의 전달 가능 토크는 50Nm(엔진 토크)*2.0(안전율)인 100Nm가 적용되어 벨트-풀리를 미끄러지지 않게 한다.

따라서 높은 안전율을 유지하기 위하여 더 높은 유압이 필요하므로, 오일펌프 손실과 벨트-풀리의 마찰 손실이 있으며, 이 경우 100Nm 이상의 역토크가 들어왔다면 벨트-풀리가 미끄러져 내구 성능에 치명적인 영향을 준다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 작은 안전율에도 벨트-풀리가 미끄러지자 않도록 하여 내구성을 보장하고, 낮은 안전율로 인해 효율 증가를 꾀하여 연비, 내구성 및 승차감이 향상되도록 한 무단 변속기의 클러치 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무단 변속기의 클러치 제어방법은, (a) 일정한 엔진 토크(T)를 내는 엔진을 장착한 차량이 정속 주행중에 불측의 토크를 받는 단계와; (b) 클러치 및 풀리의 압력을 제어하기 위한 클러치 압력 제어의 안전율(1+β) 및 풀리 압력 제어의 안전율(1+α)을 각각 동시에 적용하는 단계와; (c) 상기 클러치가 미끄러지도록 상기 클러치를 제어하여 상기 클러치의 전달 가능 토크를 적용하고, 풀리 압력 제어로 벨트-풀리의 전달 가능 토크를 적용하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법은, 일정한 엔진 토크(T)를 내는 엔진을 장착한 차량이 정속 주행중에 불측의 토크를 받았을 때 후술하는 제어가 적용된다.(단계 110,120)

이어서, 클러치 및 풀리의 압력을 제어하기 위한 클러치 압력 제어의 안전율(1+β) 및 풀리 압력 제어의 안전율(1+α)을 각각 동시에 적용한다.(단계 130)

상기 단계 130에서 상기 β는 0<β<α인 상수이고, α는 0<α인 상수이다.

상기 클러치가 미끄러지도록 클러치를 제어하여 클러치의 전달 가능 토크를 적용하고, 풀리 압력 제어로 벨트-풀리의 전달 가능 토크를 적용하여 상기한 벨트-풀리가 미끄러지지 않게 제어한다.(단계 140,150)

또한 상기 클러치 전달 가능 토크가 벨트-풀리의 전달 가능 토크에 비해 작다. 그 이유는 β<α의 관계식이 성립되기 때문이다.

그리고 상기 단계 130에서 상기 클러치의 전달 가능 토크는 T×(1+β)로 계산되어져 적용되고, 상기 벨트-풀리의 전달 가능 토크는 T×(1+α)로 계산되어져 적용된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법은, 작은 안전율에도 벨트-풀리가 미끄러지지 않도록 하여 내구성을 보장하고, 낮은 안전율로 인해 효율 증가를 꾀할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법의 특징은, 벨트-풀리가 미끄러질 수 있는 돌발상황에 클러치를 먼저 미끄러뜨려 토크를 차단함으로써 벨트와 풀리는 항상 밀착하여 구동되는 상태로 된다.

따라서 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법은 도 5에 도시된 바와 같이 가변압 제어밸브(VFS: Variable Force Solenoid Valve)로 클러치 제어에 특징이 있다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

엔진에서 발생하는 예상 가능한 입력 토크(토크 컨버터가 장착된 경우 토크 증배를 고려한 터빈 토크가 해당됨)에 1+α의 안전율을 곱한 값에 해당하는 압력을 풀리에 가하여 벨트-풀리를 제어한다.

이때 안전율은 도 6에 도시된 바와 같이 예상 토크가 작을 때도 같은 값으로 적용한다. 그리고 클러치 결합에 주는 압력은 예상 입력 토크에 1과 1+α사이의 적당한 값을 안전율로 곱하여 이것에 해당하는 토크를 전달토록 압력을 적용한다.

여기서 각 전달 토크의 크기를 비교하면, 엔진에서 발생하는 예상 입력 토크 < 클러치의 전달 가능 토크 < Belt Pulley의 전달 가능 토크 < 돌발 상황에서의 예상치 못한 토크와 같은 관계식이 성립된다.

그런데 돌발 토크 발생시 클러치의 전달 가능 토크가 벨트-풀리의 전달 가능 토크보다 작으므로 클러치가 먼저 미끄러진다.

이때 클러치의 전달 가능 토크를 설정하는 구체적인 방법은 다음과 같은 방법을 택한다.

첫째, 상시 슬립(slip) 제어를 적용한다. 토크 컨버터 터빈의 속도와 1차 풀리(Primary Pulley)의 속도를 감지하여 항상 어느 정도 슬립이 되도록 적용 압력을 피드백 제어(Feedback Control)함으로써 1보다는 크고 1+α보다는 작은 안전율을 유지할 수 있다.

둘째, 위에서 적용한 압력을 데이터화하여 오픈 루프(Open Loop) 제어를 적용한다. 이때 안전율은 슬립 제어를 이용한 시험을 통하여 얻어진다.

셋째, 오픈 루프 제어를 적용하여 안전율을 정해진 값으로 운행하다가 마찰재 내구성이나 열화의 문제가 발생하면 클러치의 전달 가능 토크가 작아질 가능성이 있으므로 슬립이 정해진 기준 이상 넘게 발생하면 클러치의 안전율을 재 설정(상승)하는 학습 제어를 적용한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법의 일 예를 적용하여 설명하기로 한다.

현재 차량은 최대 토크가 200Nm인 엔진을 장착하고 주행하고 있고, 이때 엔진에서 만들어내는 토크는 50Nm이며, 정속 주행중에, 마침 돌을 밟아 -90Nm의 역토크를 받았다고 가정하면, 즉, 엔진 토크는 50Nm이고, 순간적인 외부 입력에 의한 실제 토크는 -90Nm이다.

그러면, 캔(CAN)으로 전달된 엔진 토크값에 안전율 예컨대, 1.2를 적용하여 클러치 압력을 유지한다. 이 경우 클러치 압력은 50×1.2가 적용되므로 60Nm를 전달할 만한 압력이 적용된다.

그리고 클러치가 미끄러져 -60Nm만 벨트-풀리로 전달되고, 전술한 도 6에서와 같이 α를 0.4로 가정하여 적용하면 안전율은 엔진 토크와 상관없이 항상 1.4로 된다.

또한 실제로 전달된 토크는 -60Nm이며 벨트-풀리의 전달 가능 토크는 50Nm(엔진 토크)×1.4(안전율)인 70Nm가 적용되어 벨트-풀리를 미끄러지지 않게 한다.

따라서 낮은 안전율로 손실이 적어 연비 향상의 효과가 크며, 어떤 경우(아무리 큰 역토크가 들어오더라도)라도 벨트-풀리는 항상 안 미끄러지므로 내구성 향상에 크게 기여하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

작은 안전율에도 벨트-풀리가 미끄러지지 않도록 하여 내구성을 보장하고, 낮은 안전율로 인해 효율 증가를 꾀하여 연비가 향상된다.

그리고 벨트-풀리의 미끄럼을 원천적으로 방지하므로 내구성 향상 및 그에 따른 안전율 저하로 연비절감의 효과가 크다.

또한 예상치 못한 큰 역토크가 들어올 때 클러치가 저절로 미끄러지므로 승차감을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 안전율 적용을 나타내 보인 개략적인 그래프.

도 2는 안전율과 손실의 관계를 나타내 보인 개략적인 그래프.

도 3은 종래의 실제 안전율 적용을 나타내 보인 개략적인 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

도 5는 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법이 적용되는 시스템 제어도.

도 6은 본 발명에 따른 무단 변속기의 클러치 제어방법에 따라 안전율 적용을 나타내 보인 개략적인 그래프.

Claims (3)

1. (a) 일정한 엔진 토크(T)를 내는 엔진을 장착한 차량이 정속 주행중에 불측의 토크를 받는 단계와;

   (b) 클러치 및 풀리의 압력을 제어하기 위한 클러치 압력 제어의 안전율(1+β) 및 풀리 압력 제어의 안전율(1+α)을 각각 동시에 적용하는 단계와;

   (c) 상기 클러치가 미끄러지도록 상기 클러치를 제어하여 상기 클러치의 전달 가능 토크를 적용하고, 풀리 압력 제어로 벨트-풀리의 전달 가능 토크를 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 클러치 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)에서 β<α의 관계식이 성립되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 클러치 제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (c)에서 상기 클러치의 전달 가능 토크는 T×(1+β)로 계산되어 지고, 상기 벨트-풀리의 전달 가능 토크는 T×(1+α)로 계산되어 지는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 클러치 제어방법.