KR20060035742A - 자동 변속기의 시프트 제어 장치 - Google Patents

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도루 마츠바라
요시카즈 다나카
야스시 사토
사토시 요시다
아키라 후카츠
기요시 와타나베
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
아이신에이더블류 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치는, 비구동 위치로부터 구동 위치로의 시프트를 검출하기 위한 검출 수단; 엔진(100)의 출력 낮춤 공정을 실행하기 위한 명령을 출력하는 출력 수단; 변속 입력 회전수를 검출하기 위한 검출 수단(410); 및 소정의 값으로 감소된 상기 변속 입력 회전수의 검출에 응답하여, 직접 압력 제어에 의해 마찰 (맞물림(310)) 요소를 맞물리게 하기 위한 제어 수단(1020)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 변속기의 시프트 제어 장치{SHIFT CONTROL DEVICE OF AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 자동 변속기의 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차고 시프트(garage shift) 등을 할 때에 자동 변속기를 중립 위치(neutral position)에서 전진 구동 위치(forward drive position)로 이동할 때의 충격을 방지하기 위한 제어 기술에 관한 것이다.
차량에 장착되는 자동 변속기는 대략 2가지 타입, 즉 기어형(geared) 및 기어리스형(gearless)으로 나뉘어진다. 상기 기어형 자동 변속기는, 기어 변속 기구(gear transmission mechanism) 및 토크 컨버터(torque converter)와 같은 유체 커플링(fluid coupling)으로 형성되어 있다.
상기 기어형 자동 변속기는 토크 컨버터와 같은 유체 커플링을 통해 엔진에 연결된다. 상기 기어형 자동 변속기는 복수의 동력 전달 경로를 갖는 변속 기구(유성 연동 장치의 기어 감속 기구(planetary gear deceleration mechanism))로 형성되고, 액셀레이터 개방(accelerator opening) 및 차량 속도에 따라 동력 전달 경로들을 자동으로 전환하도록 구성되거나 또는 기어비(gear ratio)들을 자동으로 전환하도록 구성된다(전진 구동 위치). 기어형 자동 변속기에서는, 클러치(clutch), 브 레이크(brake) 및 마찰 요소(friction elements)로서의 1방향(one-way) 클러치 요소가 규정된 바와 같이 맞물리거나 풀리게 되어(해제되어), 기어 레벨들을 결정하게 된다.
이러한 자동 변속기를 구비한 차량에는 보통 운전자가 조작하는 시프트 레버(shift lever)가 제공된다. 상기 시프트 레버를 조작하여 시프트 위치(예컨대, 후진 구동 위치, 중립 위치 또는 전진 구동 위치)를 설정할 수 있다.
상술된 바와 같이 구성된 자동 변속기를 구비한 차량을 운전 전에 차고에서 빼거나 운전 후에 차고 안에 넣어둘 때, 소위 차고 시프트를 하게 되는데, 후방으로 이동하기 위해서는 주차(P) 위치에서 후진 구동(R) 위치로, 또는 운전을 시작하기 위해서는 중립(N) 위치에서 전진 구동(D) 위치 또는 후진 구동(R) 위치로 이루어진다.
상기 차고 시프트는, 자동 변속기의 상태가 비구동 위치(중립(N) 위치)에서 구동 위치(전진 구동(D) 위치)로 변경되는 경우를 포함한다. 이러한 경우에 발생하는 여러 가지 문제들을 해결하기 위한 기술들이 종래에 개시되어 왔다.
예를 들어, 일본국 특개평 제 2-190660호에는, 고속으로 회전하는 엔진에 의한 중립(N) 위치에서 전진 구동(D) 위치로의 시프트 시, 운전 선택 출발(racing select start) 때에 과도한 충격을 방지하면서, 스톨 출발(stall start) 때에 마찰 맞물림 요소(friction engagement element)를 확실하게 체결(fasten)하는데 필요한 오일 압력을 보상하는 자동 변속기용 시프트 제어 장치가 개시되어 있다. 상기 자동 변속기의 시프트 제어 장치는, 파워 컷오프 레인지(power cutoff range)로부터 전진 구동 레인지 또는 후진 구동 레인지로의 선택을 검출하기 위한 레인지 변환 검출 수단(range transfer detecting means)과, 상기 파워 컷오프 레인지에서 상기 엔진의 회전하는 속도를 검출하기 위한 회전 속도 검출 수단과, 상기 레인지 변환 검출 수단이 상기 파워 컷오프 레인지로부터 상기 전진 또는 후진 구동 레인지로의 선택 신호를 검출할 때, 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 검출되는 엔진 회전 속도가 상기 운전 선택 출발을 나타내는 프리셋 값(preset value)이거나 그 이상인 지의 여부를 결정하기 위한 회전 상태 결정 수단, 및 상기 엔진 회전 속도가 상기 프리셋 값이거나 그 이상이라고 상기 회전 상태 결정 수단이 결정할 때에, 상기 마찰 요소의 체결 압력을 정상 제어에서 설정된 값보다 낮추기 위한 액체 압력 낮춤 수단을 포함한다.
이러한 자동 변속기의 제어 시프트 장치에 의하면, 상기 구동 레인지에 대한 선택이 상기 레인지 변환 검출 수단에 의해 검출되는 경우, 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 검출되는 파워 컷오프 레인지에서의 엔진 회전 속도가 프리셋 값이거나 그 이상일 때만 상기 액체 압력 낮춤 수단에 의해 상기 체결 압력이 감소된다. 따라서, 엔진 회전 속도가 출발을 위해 파워 컷오프 레인지에서 증가되는 경우, 운전 선택 출발 때에 체결 압력을 낮춤으로써 과도한 체결 충격을 완화시키는 것이 가능해진다. 다른 한편으로, 상기 레인지가 러닝 레인지(running range)로 전환된 후에 상기 엔진 회전 속도가 증가되는 경우, 정상 스톨 출발 시에는, 상기 회전 속도 검출 수단에 의해 검출되는 엔진 회전 속도가 느리므로, 상기 액체 압력 낮춤 수단이 작동되지 아니한다. 이와 같이, 통상적인 높은 체결 압력이 보장됨으로써, 상기 마찰 맞물림 요소의 확실한 체결이 이루어진다.
하지만, 일본국 특개평 제 2-190660호에 개시된 자동 변속기의 시프트 제어 장치에 의하면, 회전 상태 결정 수단이 엔진 회전 속도가 프리셋 값이거나 그 이상이라고 결정하는 경우에, 상기 마찰 요소의 체결 압력만이 정상 제어에서 설정된 값으로부터 감소될 뿐이다. 이와 같이, 상기 마찰 맞물림 요소는 상기 엔진 회전 속도가 빠른 동안에 맞물리게 되지만, 상기 맞물림 압력은 상기 액체 압력 낮춤 수단에 의해 낮아지게 된다.
즉, 이러한 마찰 맞물림 부재는 자동 변속기에 대한 입력 회전수가 많은 동안에 맞물려야 되는데, 이는 상기 마찰 맞물림 요소의 강도(strength), 열저항력(heat resistance) 등의 증대를 요구한다. 그 결과, 마찰 맞물림 요소는 다음과 같은 문제점들을 안고 있다:
1) 비용 증가(마찰 부재 세트 수 증가, 분리판(separator plates)의 두께 증가);
2) 중량 증가(마찰 부재 세트 수 증가, 마찰 부재들의 품질 변화, 분리판의 두께 증가); 및
3) 시프트 충격(shift shock) 발생(마찰 부재 세트 수의 증가로 인하여 오일 압력에 대한 토크 게인(torque gain)의 증가, 기어 변화 시간의 감소 및 맞물림 오일 압력의 증가로 인하여 피크 토크의 증가).
본 발명의 목적은, 자동 변속기의 상태가 비구동 상태에서 구동 상태로 변경되는 경우, 시프트 충격을 억제할 수 있는 자동 변속기의 시프트 제어 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 자동 변속기의 상태가 비구동 상태에서 구동 상태로 변경되는 경우, 마찰 맞물림 요소의 내구성(durability)을 향상시킬 수 있는 자동 변속기의 시프트 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 자동 변속기의 시프트 제어 장치는, 동력을 전달하기 위하여 엔진으로부터의 출력을 시프트하는 자동 변속기를 제어한다. 상기 자동 변속기는 구동 위치에서 맞물리고 비구동 위치에서는 해제되는 마찰 맞물림 요소를 포함한다. 상기 마찰 맞물림 요소의 맞물림 압력은 직접 압력(direct pressure)에 의하여 제어가능하다. 상기 시프트 제어 장치는, 비구동 위치로부터 구동 위치로의 시프트를 검출하는 검출 유닛과, 상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 엔진 제어 장치에 대해 상기 엔진의 출력 낮춤 공정을 실행하기 위한 명령을 출력하는 출력 유닛과, 상기 자동 변속기에 대한 입력 회전수를 검출하는 검출 유닛, 및 상기 입력 회전수가 상기 출력 낮춤 공정에 의해 소정의 회전수로 감소된 것이 검출되는 경우, 직접 압력 제어에 의해 상기 마찰 맞물림 요소의 맞물림을 시작하는 제어회로를 포함한다.
비구동 위치로서의 중립(N) 위치로부터 구동 위치로서의 전진 구동(D) 위치로의 시프트가 있는 경우, 입력 클러치로 불리우는 마찰 맞물림 요소는 해제 상태(disengaged state)에서 맞물림 상태(engaged state)로 변경된다. 이 때, 상기 엔진의 출력은 입력 클러치가 맞물리기 전에 낮아진다. 상기 엔진의 회전수가 감소됨에 따라, 자동 변속기에 대한 입력 회전수(토크 컨버터가 엔진의 출력 샤프트(shaft)에 연결될 때의 터빈(turbine)의 회전수)는 입력 클러치의 열저항력을 보장하는 레벨로 낮아진 다음, 상기 마찰 맞물림 요소의 맞물림이 상기 집적 압력 제어에 의해 개시된다. 이와 같이, 직접 압력 제어는, 상기 엔진 회전수가 감소될 때까지 입력 클러치의 맞물림의 개시를 지연시키는데 사용된다. 만일 자동 변속기에 대한 입력 회전수가 여전히 높으면서 상기 입력 클러치가 갑작스럽게 맞물림 상태로 놓여진다면, 상기 입력 클러치는 파손되거나 등급저하(degrade)될 수도 있으며, 또는 높은 엔진 토크로 인하여 시프트 충격이 발생할 수도 있다. 자동 변속기에 대한 입력 회전수가 높은 동안에 상기 입력 클러치가 점진적으로 맞물림 상태로 놓여지더라도, 상기 입력 클러치는 열을 발생시키게 되어 등급저하를 초래하게 된다. 이와는 대조적으로, 본 발명에 따르면, 엔진 회전수가 감소될 때까지 입력 클러치의 맞물림 개시를 지연시키는데 직접 압력 제어가 사용되어, 상기 입력 클러치의 등급저하 및 시프트 충격의 발생과 같은 문제들이 해결된다. 그 결과, 자동 변속기의 상태가 비구동 상태에서 구동 상태로 변경될 때, 마찰 맞물림 요소의 내구성을 향상시키고 시프트 충격을 억제할 수 있는 자동 변속기의 시프트 제어 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 자동 변속기의 시프트 제어 장치는, 비구동 위치로부터 구동 위치로의 시프트를 검출하는 검출 유닛과, 상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 엔진 제어 장치에 대해 상기 엔진의 출력 낮춤 공정을 실행하기 위한 명령을 출력하는 출력 유닛, 및 상기 출력 낮춤 공정의 개시에 이어 소정 주기의 시간의 경과 후에 직접 압력 제어에 의해 상기 마찰 맞물림 요소의 맞물림을 시작하는 제어회로를 포함한다.
상기 엔진의 출력은 입력 클러치가 맞물리기 전에 낮아진다. 소정 주기의 시간 경과 후, 엔진 회전수가 감소되고 자동 변속기에 대한 입력 회전수가 입력 클러치의 열저항력을 보장하는 레벨로 감소되면, 상기 마찰 맞물림 요소의 맞물림이 직접 압력 제어에 의해 개시된다. 이와 같이, 엔진 회전수가 낮아질 때까지 입력 클러치의 맞물림 개시를 지연시키는데 직접 압력 제어가 사용된다. 자동 변속기에 대한 입력 회전수가 여전히 높은 동안에 상기 입력 클러치가 맞물리는 경우에는, 그것이 갑작스럽게 맞물리거나 점진적으로 맞물리거나에 관계 없이, 상기 입력 클러치가 등급저하되거나 또는 시프트 충격이 발생할 것이다. 이와는 달리, 본 발명에 따르면, 엔진 회전수가 감소될 때까지 입력 클러치의 맞물림 개시를 지연시키는데 직접 압력 제어가 사용되므로, 상기 입력 클러치의 등급저하 및 시프트 충격의 발생과 같은 문제들이 방지된다. 그 결과로서, 자동 변속기의 상태가 비구동 상태에서 구동 상태로 변경될 때, 마찰 맞물림 요소의 내구성을 향상시키고 시프트 충격을 억제할 수 있는 자동 변속기의 시프트 제어 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
바람직하게는, 상기 자동 변속기의 시프트 제어 장치는, 구동 위치로의 시프트의 검출에 응답하여, 마찰 맞물림 요소가 동력을 전달하는 것을 방지하도록 직접 압력 제어를 사용하여 맞물림 압력을 제어하는 회로를 더 포함할 수도 있다.
상기 맞물림 압력은 직접 압력 제어를 이용하여 제어되어, 상기 상태가 구동 위치로 변경되더라도 상기 입력 클러치가 동력을 전달하지 않게 한다. 이와 같이, 상기 입력 클러치는 그것이 동력을 전달할 수 있는 맞물림 상태로 들어가지 못한다. 자동 변속기에 대한 입력 회전수가 높은 동안의 맞물림이 방지된다. 이에 따라, 열 발생 등으로 인한 문제들이 생기는 것을 피할 수 있다.
또한, 소정의 회전수는 맞물림 시간동안 마찰 맞물림 요소의 열 흡수량을 토대로 설정되는 것이 바람직하다.
맞물림 시간동안 마찰 맞물림 요소의 열 흡수량은 마찰 부재 등의 특성들에 의해 결정되는 열 흡수 용량(heat absorption capacity)을 초과하지 않도록 상기 회전수를 설정하는 것이 가능하다.
또한, 상기 소정 주기의 시간은, 자동 변속기에 대한 회전수가 맞물림 시간동안 마찰 맞물림 요소의 열 흡수량에 따라 설정되는 값에 이르는 시간을 토대로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 회전수가, 맞물림 시간동안 마찰 맞물림 요소의 열 흡수량이 상기 마찰 부재 등의 특성들을 토대로 결정되는 열 흡수 용량을 초과하지 않는 값이 되는 것을 보장하는 시간을 설정하는 것이 가능하다.
또한, 상기 구동 위치는 전진 구동 위치에 상응하고, 상기 비구동 위치는 중립 위치에 상응하며, 상기 마찰 맞물림 요소는 입력 클러치인 것이 바람직하다.
중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 때에, 상기 입력 클러치는, 자동 변속기에 대한 입력 회전수가 상기 입력 클러치의 열저항력에 영향을 미치지 않는 레벨로 낮아진 후, 직접 압력 제어에 의해 맞물리게 된다. 이에 따라, 시프트 충격을 억제할 수 있고, 입력 클러치의 내구성을 향상시킬 수도 있는 자동 변속기의 시프트 제어 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 제어 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자동 변속기의 운전표이다.
도 3은 유압 회로(hydraulic circuit)를 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3에 도시된 유압 회로의 운전표 및 타이밍차트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 ECU에 의해 실행되는 프로그램의 제어 구조를 예시하는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기와 함께 장착된 차량의 운전을 예시하는 타이밍차트이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 아래의 상세한 설명에서, 동일한 부분들은 동일한 도면 부호들로 나타내고, 그들은 명칭 뿐만 아니라 기능도 동일하다. 따라서, 적절하다면 상세한 설명을 반복하지는 않을 것이다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치를 포함하는 차량의 파워 트레인(power train)을 설명한다. 본 실시예에 따른 제어 장치는 도 1에 도시된 ECU(Electronic Control Unit)(1000)로 구현된다. 자동 변속기는 유체 커플링의 형태인 토크 컨버터(200) 및 유성 연동 장치의 기어 변속 기구의 형태인 자동 변속 기구(automatic transmission mechanism; 300)로 형성된다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 제어 장치를 포함하는 차량의 파워 트레인이 설명된다. 보다 상세하게는, 본 실시예의 제어 장치는 도 1에 도시된 ECU(1000) 내의 ECT(Electronic Controlled Automatic Transmission)_ECU(1020)에 의하여 구현된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 파워 트레인은 엔진(100), 토크 컨버터(200), 자동 변속 기구(300) 및 ECU(1000)로 형성된다.
엔진(100)은 토크 컨버터(200)의 입력 샤프트에 연결된 출력 샤프트를 구비한다. 엔진(100) 및 토크 컨버터(200)는 회전 샤프트(rotating shaft)를 통해 연결된다. 따라서, 엔진 회전수 센서(400)에 의해 검출되는 엔진(100)의 출력 샤프트의 회전수 NE(또는 엔진 회전수 NE)는 토크 컨버터(200)의 입력 샤프트의 회전수(또는 펌프 회전수)와 같다.
토크 컨버터(200)는, 입력 및 출력 샤프트들을 직접 결합되도록 하는 록업 클러치(lockup clutch; 210)와, 상기 입력 샤프트 측에 있는 펌프 임펠러(pump impeller; 220)와, 상기 출력 샤프트 측에 있는 터빈 임펠러(230), 및 1방향 클러치(one-way clutch; 250)를 구비하고 토크 증폭 기능을 수행하는 고정자(stator; 240)로 형성된다. 토크 컨버터(200) 및 자동 변속 기구(300)는 회전 샤프트를 통해 연결된다. 토크 컨버터(200)의 출력 샤프트의 회전수 NT(또는 터빈 회전수 NT)는 터빈 회전수 센서(410)에 의하여 검출된다. 자동 변속 기구(300)의 출력 샤프트의 회전수 NOUT는 출력 샤프트 회전수 센서(420)에 의하여 검출된다.
록업 클러치(210)는, 맞물림측과 해제측 사이의 오일 압력의 인가/배출 (apply/drain)을 전환하는 오일 압력을 가하는 록업 릴레이 밸브(lockup relay valve)로서 작동된다. 록업 피스톤이 축방향으로 이동함에 따라, 상기 록업 피스톤은 마찰 부재를 통해 프론트 커버(front cover)와 연결되거나 프론트 커버로부터 단절(disconnect)된다. 록업 클러치(210)는 토크 컨버터의 내부를 분할(partition)한다. 록업 클러치(210)의 해제를 위한 해제측 오일 챔버(release side oil chamber)는, 상기 록업 피스톤과 프론트 커버 사이에 형성되는 한편, 록업 클러치(210)의 맞물림을 위한 맞물림측 오일 챔버는 록업 피스톤과 터빈 러너(turbine runner) 사이에 형성된다. 상기 밸브 몸체 내의 유압 회로(hydraulic circuit)는 오일 압력을 해제측 오일 챔버와 맞물림측 오일 챔버에 가한다.
도 2는 자동 변속 기구(300)의 운전표를 보여준다. 도 2의 운전표는 각각의 기어 레벨들에서의 클러치 요소들(도면에서 C1-C4), 브레이크 요소들(B1-B4) 및 1방향 클러치 요소들(F0-F3)의 마찰 요소들의 맞물림과 해제를 보여준다. 차량의 출발을 위해 첫번째 기어 레벨이 사용되는 때에는, 클러치 요소(C1)와 1방향 클러치요소들(F0, F3)이 맞물린다. 이러한 클러치 요소들 중에, 클러치 요소 C1을 특별히 입력 클러치 C1(310)이라 한다. 입력 클러치 C1(310)은 또한 어헤드 클러치(ahead clutch) 또는 포워드 클러치(forward clutch)라고도 하며, 언제나 주차(P) 위치, 후진 구동(R) 위치 및 중립(N) 위치가 아닌, 차량을 전진시키는 여하한의 기어 레벨을 위한 맞물림 상태에서 사용된다. 따라서, 전진 구동(D) 위치로부터 중립(N) 위치로의 시프트가 있는 경우, 이러한 입력 클러치 C1(310)은 또한 맞물림 상태로부터 해제 상태로 변경된다. 입력 클러치 C1(310)와 관련된 유압 회로는 추후에 자 세히 설명할 것이다.
이러한 파워 트레인들을 제어하는 ECU(1000)는, 엔진(100)을 제어하는 엔진 ECU(1010), 자동 변속 기구(300)를 제어하는 ECT(Electronic Controlled Automatic Transmission)_ECU(1020) 및 VSC(Vehicle Stability Control)_ECU(1030)를 포함한다.
ECT_ECU(1020)는, 터빈 회전수 센서(410)로부터의 터빈의 회전수 NT를 나타내는 신호 및 출력 샤프트 회전수 센서(420)로부터의 출력 샤프트의 회전수 NOUT를 나타내는 신호를 수신한다. ECT_ECU(1020)는 또한 엔진 회전수 센서(400)에 의해 검출되는 엔진의 회전수 NE를 나타내는 신호 및 스로틀 위치 센서(throttle position sensor)에 의해 검출되는 스로틀 개방(throttle opening)을 나타내는 신호를 엔진 ECU(1010)로부터 수신한다.
이러한 회전수 센서들은, 토크 컨버터(200)의 입력 샤프트, 토크 컨버터(200)의 출력 샤프트 및 자동 변속 기구(300)의 출력 샤프트에 부착되는 회전 검출 기어들의 티스(teeth)에 대향하여 배치된다. 그들은 토크 컨버터(200)의 입력 샤프트, 토크 컨버터(200)의 출력 샤프트 및 자동 변속 기구(300)의 출력 샤프트의 여하한의 미묘한(subtle) 회전을 검출할 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 반도체 센서로 불리우는 자기-저항 요소(magneto-resistve element)를 이용하는 센서가 이를 위해 채택될 수도 있다.
ECT_ECU(1020)는 또한 G 센서에 의해 검출되는 차량 가속도를 나타내는 신호 및 브레이크가 온(on)인 것을 나타내는 신호를 VSC_ECU(1030)로부터 수신한다. VSC_ECU(1030)는 ECT_ECU(1020)로부터 브레이크 제어 신호를 수신하고, 차량의 브레이크를 제어한다. 액셀레이터 개방 신호는 VSC_ECU(1030)로부터 ECT_ECU(1020)로 전달된다. 엔진 토크 다운 요청 신호(engine torque down request signal)는 ECT_ECU(1020)로부터 엔진 ECU(1010)로 전달된다. 특별히, 연료 차단 요청 신호(fuel cut request signal), 스로틀 개방 제한 요청 신호(throttle opening limit request signal) 및 기타 신호들이 엔진 토크 다운 요청 신호들로서 전달된다.
ECT_ECU(1020)는 제어 신호들을 리니어 솔레노이드 밸브들(linear solenoid valves)(SLT, SLU), 온/오프 솔레노이드 밸브들 및 여타의 자동 변속 기구(300)의 유압 회로로 출력한다. 이러한 제어 신호들은 도 2에 도시된 바와 같이 원하는 마찰 맞물림 요소들의 맞물림/해제를 발생시키고, 또한 운전 오일(operating oil)의 인가 및 배출 경로들간의 전환을 발생시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 장치로서의 ECU(1000)에서는, 비구동 위치(중립(N) 위치)로부터 구동 위치(전진 구동(D) 위치)로 변경된 자동 변속 기구(300)의 상태에 응답하여, ECT_ECU(1020)는 엔진(100)의 엔진 회전수 NE를 감소시키기 위하여 엔진 ECU(1010)에 엔진 토크 다운을 요청한다. 토크 컨버터(300)의 터빈 회전수 NT가 소정의 회전수(입력 클러치 C1(310)의 열저항력과 관련된 문제가 발생하지 않는 회전수)로 감소되는 경우, 입력 클러치 C1(310)은 직접 압력 제어에 의하여 맞물린다. 즉, 직접 압력 제어는 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 개시 타이밍을 지연시키는데 사용된다.
이제, 본 실시예의 제어 장치에 의해 제어되는 입력 클러치 C1(310)과 관련 된 유압 회로를 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 유압 회로의 일부분을 보여준다.
이러한 유압 회로의 가장 중요한 특징은, 리니어 솔레노이드 밸브(SL1)가 입력 클러치 C1(310)의 직접 압력 제어를 할 수 있다는 점이다. 입력 클러치 C1(310)은 SR 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 C4 릴레이 밸브에 연결된다. 상기 C4 릴레이 밸브는 클러치 제어 밸브 및 SL1 릴레이 밸브를 통해 리니어 솔레노이드 밸브(SL1)에 연결된다. 상기 SL1 릴레이 밸브에는 S4 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 4-5 시프트 밸브를 통해 운전 오일이 공급된다. 유압 회로는 또한 브레이크 요소(B2)의 직접 압력 제어를 허용하도록 형성된다.
도 4a는 관련된 솔레노이드 밸브들의 운전표를 보여주고, 도 4b는 상기 운전표에 따른 운전들의 타이밍차트를 보여준다. 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 때에, 입력 클러치 C1(310)의 직접 압력 제어 및 라인 압력 제어는 SR 솔레노이드 밸브의 온/오프를 통해 전환된다. 상기 직접 압력 제어는 SR 솔레노이드 밸브가 오프(×)일 때 실행되는 한편, 라인 압력 제어는 그것이 온(○)일 때 실행된다. 어느 경우에도, S1 솔레노이드 밸브는 오프(×)이고, S2, S3 및 S4 솔레노이드 밸브들은 온(○)이다. 상기 라인 압력 제어는, 직접 압력 제어를 이용하여 리니어 솔레노이드 밸브에 의해 조정되는 오일 압력보다는 오히려 마찰 맞물림 요소들에 라인 압력이 인가되는 경우의 제어 상태를 말한다는 점에 유의한다. 이하, 라인 압력 제어는 라인 압력 인가(line pressure apply)라고도 한다.
상기 직접 압력 제어는, ECT_ECU(1020)로부터 리니어 솔레노이드 밸브(SL1) 로 출력되는 명령 신호 값들에 의하여 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 개시 타이밍 및 맞물림 압력을 제어하는 것을 가능하게 한다.
전진 구동(D) 위치의 첫번째 기어 레벨에서, 입력 클러치 C1(310)는 라인 압력 제어를 겪게 되는데, 여기서 S1 솔레노이드 밸브는 오프(×)이고, S2 및 S3 솔레노이드 밸브들은 온(○)이며, S4 솔레노이드 밸브는 오프(×)이고, SR 솔레노이드 밸브는 온(○)이라는 점에 유의한다.
또한, 브레이크 요소(B2)에 대한 직접 압력 인가 및 직접 압력 배출은 리니어 솔레노이드 밸브(SL2)에 대한 제어 명령값들로 표시된다.
이제, 본 실시예의 제어 장치로서 ECT_ECU(1020)에 의해 수행되는 프로그램의 제어 구조를 도 5를 참조하여 설명한다.
단계(이하, "S"라고 함) 100에서, ECT_ECU(1020)는 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 운전이 행해졌는 지의 여부를 결정한다. 특별히, ECT_ECU(1020)는 자동 변속 기구(300)의 가로측에 제공되는 중립 스타트 스위치(NSW)의 N 및 D 접촉점들의 상태들을 토대로 결정하게 된다. 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 운전이 검출되면(S100에서 YES이면), 공정은 S110으로 진행된다. 만일 검출되지 않는다면(S100에서 NO이면), 공정은 S100으로 되돌아 가는데, 여기서 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 운전을 기다린다.
S110에서, ECT_ECU(1020)는, 제어 실행 플래그(control execution flag)가 리셋(reset)되고 터빈 회전수 NT가 제어 개시 임계값(control initiation threshold value) A보다 큰 지의 여부를 결정한다. 상기 제어 실행 플래그가 리셋 상태에 있고 터빈 회전수 NT가 제어 개시 임계값 A 보다 크면(S110에서 YES이면), 공정은 S120으로 진행된다. 만일 그렇지 않다면(S110에서 NO이면), 공정은 S130으로 진행된다.
S120에서, ECT_ECU(1020)는 제어 실행 플래그를 설정한다. S130에서는, ECT_ECU(1020)는 터빈 회전수 NT가, 자동 변속 기구(300)의 출력 샤프트 회전수 NOUT와 기어비(gear ratio)를 곱하고 제어 종료 임계값 B를 더한 값보다 작은 지의 여부를 결정한다. NT < NOUT x 기어비 + 제어 종료 임계값 B 이면(S130에서 YES이면), 공정은 S140으로 진행된다. 그렇지 않다면(S130에서 NO이면), 공정은 S150으로 진행된다.
S140에서, ECT_ECU(1020)는 상기 공정을 종료하기 위하여 제어 실행 플래그를 리셋한다.
S150에서, ECT_ECU(1020)는 터빈 회전수 NT가 맞물림 압력 지연 임계값 C 보다 큰 지의 여부를 결정한다. 터빈 회전수 NT가 맞물림 압력 지연 임계값 C 보다 크면(S150에서 YES이면), 공정은 S160으로 진행된다. 그렇지 않다면(S150에서 NO이면), 공정은 S170으로 진행된다.
S160에서, ECT_ECU(1020)는 입력 클러치 C1(310)으로의 운전 오일의 인가 지연 공정(apply delay process)을 수행한다. 특별히, ECT_ECU(1020)는 리니어 솔레노이드 밸브(SL1)에 대한 제어 명령 신호의 출력을 지연시켜, 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 개시를 지연시키게 된다.
S170에서, ECT_ECU(1020)는 터빈 회전수 NT가 연료 차단 요청 임계값 D 보다 큰 지의 여부를 결정한다. 상기 터빈 회전수 NT가 연료 차단 요청 임계값 D 보다 크면(S170에서 YES이면), 공정은 S180으로 진행된다. 그렇지 않다면(S170에서 NO이면), 공정은 S130으로 복귀한다.
S180에서, ECT_ECU(1020)는 연료 차단 요청 공정을 수행한다. 이 때, ECT_ECU(1020)는 엔진 토크 다운 요청 신호로서 연료 차단 요청 신호를 엔진 ECU(1010)에 전달한다. S180 공정의 종료 후, 공정은 S130으로 복귀한다.
플로우차트와 연계하여 설명되는 임계값들의 크기의 관계가 다음과 같다: 임계값 B < 임계값 A < 임계값 D < 임계값 C 이지만, 본 발명이 이것에 국한되는 것은 아니다.
이하, 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 운전이 본 실시예에 따른 제어 장치로서 ECT_ECU(1020)와 함께 장착된 차량에서 수행되는 경우, 상술된 플로우차트 및 구조에 따른 작동을 설명한다.
운전자가 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 운전을 수행하기 위해 시프트 레버를 조작하는 경우(S100에서 YES이면), 제어 실행 플래그가 리셋 상태에 있고 터빈 회전수 NT가 제어 개시 임계값 A 보다 크다면(S110에서 YES이면), 상기 제어 실행 플래그가 설정된다(S120). 따라서, 상기 제어 실행 플래그 설정은, 이러한 제어 실행 플래그의 상태가 도 5에 도시된 플로우차트 이외의 플로우차트에서 검출되는 경우, N → D 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 지연 공정이 진행되고 있다는 것을 나타낸다.
상기 터빈 회전수 NT가 (NOUT x 기어비 + 제어 임계값 B) 보다 작지 않고(S130에서 NO이고), 맞물림 압력 지연 임계값 C 보다 크면(S150에서 YES이면), 상기 입력 클러치 C1(310)에 대한 운전 오일의 인가를 지연시키는 공정이 수행된다(S160).
이 때에는, 도 6의 타이밍차트에 도시된 바와 같이, N → D 가 검출되더라도, 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 오일 압력은 C1 인가 지연 공정 상태로 들어간다. 이것은 도 6의 일부분에 상응하는데, 여기서 오일 압력은 입력 클러치 C1(310)이 맞물리는 레벨까지 증가하지 않는다.
터빈 회전수 NT가 연료 차단 요청 임계값 D 보다 크면(S170에서 YES이면), 연료 차단 요청 신호가 엔진 ECU(1010)으로 전달되고(S180), 연료 차단이 엔진(100)에서 수행된다.
연료 차단이 엔진(100)에서 수행되면, 엔진(100)의 엔진 회전수 NE가 감소하고, 토크 컨버터(200)의 입력 회전수가 감소하며, 토크 컨버터(200)의 출력 샤프트 회전수 및 자동 변속 기구(300)의 입력 샤프트 회전수에 대응하는 터빈 회전수 NT도 감소한다.
맞물림 압력 지연 임계값 C 및 연료 차단 요청 임계값 D 에 대한 터빈 회전수의 크기의 관계에 대한 결정은, 터빈 회전수 NT가 (NOUT x 기어비 + 제어 종료 임계값 B) 보다 작아질 때까지(S130에서 NO) 반복된다.
임계값 C는 임계값 D보다 크다(높다). 따라서, 터빈 회전수 NT가 감소함에 따라, 우선 맞물림 압력 지연 임계값 C 보다 작아진 다음, 연료 차단 요청 임계값 D 보다 작아지게 된다. 상기 터빈 회전수 NT가 맞물림 압력 지연 임계값 C가 되거나 그보다 작아지면(S150에서 NO이면), 입력 클러치 C1(310)에 대한 운전 오일의 인가 지연 공정이 종료된다. C1 인가 지연 공정이 종료됨에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 압력은 처음에는 계단식으로 증가한 후, 결국 입력 클러치 C1(310)가 맞물리기에 충분한 오일 압력의 인가를 허용하도록 점진적으로 증가한다.
터빈 회전수 NT가 연료 차단 요청 임계값 D가 되거나 그보다 작아지면(S170에서 NO이면), 연료 차단 요청 공정은 더 이상 수행되지 않으며, 연료 차단이 중단된다. 이 때, FC 실행 상태는 도 6에 도시된 바와 같이 온에서 오프로 변경된다.
C1 인가 지연 공정에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, C1 맞물림 오일 압력이 결코 증가하지 못하는데, 터빈 회전수 NT가 소정의 값에 이를 때까지 리니어 솔레노이드(SL1)로 제어 명령 신호가 출력되지 아니한다. AT 입력 회전수(터빈 회전수 NT)가 소정의 맞물림 압력 지연 임계값 C 보다 작아지면, 상기 C1 맞물림 오일 압력은 계단식으로 증가한다. 이들은 ECT_ECU(1020)으로부터 리니어 솔레노이드(SL1)로 출력되는 제어 명령값에 의하여 제어된다.
상기 C1 인가 지연 공정은, 자동 변속 기구(300)의 입력 회전수의 변화된 상태를 토대로, 입력 클러치 C1(310)의 맞물림을 지연시킨다. 자동 변속 기구(300)의 입력 회전수가 너무 높으면, 입력 클러치 C1(310)의 열저항력과 관련된 문제가 제기된다. 자동 변속 기구(300)의 입력 회전수가 충분히 낮으면, 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 압력이 점진적으로 증가되더라도, (면적에 상응하는) 맞물림 요 소의 열 흡수량이 그 열 흡수 용량을 초과하지 아니한다. 따라서, 열적 요인들로 인한 입력 클러치 C1(310)의 등급저하가 방지된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예의 제어 장치로서 ECT_ECU에 따르면, 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 운전이 수행되는 경우, 전진 구동(D) 위치에서 해제상태로부터 맞물림 상태로 변경되는 입력 클러치 C1의 맞물림 개시 타이밍이 터빈 회전수가 충분히 감소될 때까지 지연된다. 엔진 회전수 및 그에 따른 터빈 회전수도 감소시키도록 엔진의 연료 차단이 수행된다. 터빈 회전수가 충분히 감소되면, 입력 클러치 C1의 맞물림 오일 압력이 직접 압력 제어에 의해 점진적으로 증가되어 입력 클러치 C1가 맞물리게 한다. 이와 같이, 실제 열 흡수량이 입력 클러치 C1의 열 흡수 용량보다 작으면, 입력 클러치 C1의 열저항력과 관련된 문제가 발생하지 않는다. 시프트 충격도 방지되는데, 그 이유는 연료 차단 등에 의해 엔진 회전수를 낮춤으로써 터빈 회전수가 감소된 후에만 상기 입력 클러치 C1가 맞물리게 되기 때문이다.
터빈의 회전수들은 상기 실시예를 토대로 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 제어를 수행하도록 검출되었지만, 본 발명은 이것에 국한되지 아니한다. 예를 들어, 터빈 회전수 NT를 토대로 입력 클러치 C1(310)의 맞물림 제어를 지연시키는 대신에, 입력 클러치 C1의 맞물림 제어는, 중립(N) 위치로부터 전진 구동(D) 위치로의 시프트 운전에 응답하여 엔진의 연료 차단의 실행이 행해진 후 소정 주기의 시간에 개시될 수도 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 모든 실시형태에 있어서 예시적이고 비제한 적인 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명이라기 보다는 오히려 청구범위의 내용들로 한정되며, 청구범위의 내용과 등가인 기술적 사상과 보호 범위 내에서는 어떠한 수정예들이라도 포함하고 있는 것으로 본다.

Claims (14)

  1. 엔진(100)으로부터 동력을 전달하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치에 있어서,
    상기 자동 변속기(300)는 구동 위치에서 맞물리고 비구동 위치에서 해제되는 마찰 맞물림 요소(310)를 포함하고, 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림 압력은 직접 압력에 의해 제어가능하며,
    상기 비구동 위치로부터 상기 구동 위치로의 시프트를 검출하기 위한 검출 수단;
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 엔진 제어 장치(1010)에 대해 상기 엔진(100)의 출력 낮춤 공정을 실행하기 위한 명령을 출력하는 출력 수단;
    상기 자동 변속기(300)에 대한 입력 회전수를 검출하기 위한 검출 수단(410); 및
    상기 출력 낮춤 공정에 의해 소정의 회전수로 감소된 상기 입력 회전수의 검출에 응답하여, 직접 압력 제어에 의해 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림을 시작하는 제어 수단(1020)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 상기 마찰 맞물림 요소(310)에 의한 동력의 전달을 억제하기 위하여, 상기 직접 압력 제어를 이용한 상기 맞물림 압력을 제어하기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 회전수는, 맞물림 시간동안 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 열 흡수량을 토대로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  4. 엔진(100)으로부터 동력을 전달하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치에 있어서,
    상기 자동 변속기(300)는 구동 위치에서 맞물리고 비구동 위치에서는 해제되는 마찰 맞물림 요소(310)를 포함하고, 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림 압력은 직접 압력에 의해 제어가능하며,
    상기 비구동 위치로부터 상기 구동 위치로의 시프트를 검출하기 위한 검출 수단;
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 엔진 제어 장치(1010)에 대해 상기 엔진(100)의 출력 낮춤 공정을 실행하기 위한 명령을 출력하는 출력 수단; 및
    상기 출력 낮춤 공정의 개시에 이어 소정 주기의 시간의 경과 후에 직접 압력 제어에 의해 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림을 시작하는 제어 수단(1020)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 상기 마찰 맞물림 요소(310)에 의한 동력의 전달을 억제하기 위하여, 상기 직접 압력 제어를 이용한 상기 맞물림 압력을 제어하기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 소정 주기의 시간은, 상기 자동 변속기(300)에 대한 회전수가 맞물림 시간동안 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 열 흡수량에 따라 설정되는 회전수가 될 때의 시간을 토대로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 위치는 전진 구동 위치이고, 상기 비구동 위치는 중립 위치이며, 상기 마찰 맞물림 요소(310)는 입력 클러치인 것을 특징으로 하는 자동 변속기 (300)의 시프트 제어 장치.
  8. 엔진(100)으로부터 동력을 전달하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치에 있어서,
    상기 자동 변속기(300)는 구동 위치에서 맞물리고 비구동 위치에서는 해제되는 마찰 맞물림 요소(310)를 포함하고, 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림 압력은 직접 압력에 의해 제어가능하며,
    상기 비구동 위치로부터 상기 구동 위치로의 시프트를 검출하는 검출 유닛;
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 엔진 제어 장치(1010)에 대해 상기 엔진(100)의 출력 낮춤 공정을 실행하기 위한 명령을 출력하는 출력 유닛;
    상기 자동 변속기(300)에 대한 입력 회전수를 검출하는 검출 유닛(410); 및
    상기 출력 낮춤 공정에 의해 소정의 회전수로 감소된 상기 입력 회전수의 검출에 응답하여, 직접 압력 제어에 의해 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림을 시작하는 제어회로(1020)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 상기 마찰 맞물림 요소(310)에 의한 동력의 전달을 억제하기 위하여, 상기 직접 압력 제어를 이용한 상기 맞물림 압력을 제어하는 회로를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 회전수는, 맞물림 시간동안 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 열 흡수량을 토대로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  11. 엔진(100)으로부터 동력을 전달하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치에 있어서,
    상기 자동 변속기(300)는 구동 위치에서 맞물리고 비구동 위치에서는 해제되는 마찰 맞물림 요소(310)를 포함하고, 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림 압력은 직접 압력에 의해 제어가능하며,
    상기 비구동 위치로부터 상기 구동 위치로의 시프트를 검출하는 검출 유닛;
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 엔진 제어 장치(1010)에 대해 상기 엔진(100)의 출력 낮춤 공정을 실행하기 위한 명령을 출력하는 출력 유닛; 및
    상기 출력 낮춤 공정의 개시에 이어 소정 주기의 시간의 경과 후, 직접 압력 제어에 의해 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 맞물림을 시작하는 제어회로(1020)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동 위치로의 상기 시프트의 검출에 응답하여, 상기 마찰 맞물림 요소(310)에 의한 동력의 전달을 억제하기 위하여, 상기 직접 압력 제어를 이용한 상기 맞물림 압력을 제어하는 회로를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 소정 주기의 시간은, 상기 자동 변속기(300)에 대한 회전수가 맞물림 시간동안 상기 마찰 맞물림 요소(310)의 열 흡수량에 따라 설정되는 회전수가 될 때의 시간을 토대로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 위치는 전진 구동 위치이고, 상기 비구동 위치는 중립 위치이며, 상기 마찰 맞물림 요소(310)는 입력 클러치인 것을 특징으로 하는 자동 변속기(300)의 시프트 제어 장치.
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