KR20100035117A - 무단 변속기 및 그 변속 제어 방법 - Google Patents

무단 변속기 및 그 변속 제어 방법 Download PDF

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료오스께 노노무라
히로야스 다나까
다꾸이찌로오 이노우에
마미꼬 이노우에
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Abstract

본 발명은 부변속 기구의 변속단의 변경 조건을 적정화하여 차량의 연비 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이를 해결하기 위해, 변속 제어 수단[변속기 컨트롤러(12), 유압 제어 회로(11)]은, 배리에이터(variator)(20) 및 부변속 기구(30) 전체의 변속비인 스루 변속비가 모드 절환 변속비보다도 큰 변속비로부터 작은 변속비로 변화되었을 때에 부변속 기구(30)의 변속단을 제1 변속단으로부터 제2 변속단으로 변경하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비를 변속비 대측으로 변경한다. 모드 절환 변속비는 고속 모드 최Low 변속비와 동등하게 설정된다.
부변속 기구, 변속비, 배리에이터, 유압 제어 회로, 변속기 컨트롤러

Description

무단 변속기 및 그 변속 제어 방법 {CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION AND METHOD FOR CONTROLLING SAID TRANSMISSION}
본 발명은, 무단 변속기 및 그 변속 제어 방법에 관한 것으로, 특히 무단 변속기가 벨트식 무단 변속 기구와 부변속 기구를 구비하는 것에 관한 것이다.
벨트식 무단 변속기(이하, 「CVT」라고 한다)는, 홈 폭 변경 가능한 한 쌍의 풀리와 이들 사이에 걸어 감긴 벨트를 구비하고, 풀리의 홈 폭을 각각 변경함으로써 변속비를 무단계로 변화시킬 수 있는 변속기이다. CVT를 탑재한 차량에서는, 종래의 유단 변속기를 구비한 차량에 비해 엔진을 보다 효율적인 운전 조건으로 사용할 수 있어, 차량의 동력 성능과 연비 성능의 향상을 기대할 수 있다.
CVT를 탑재한 차량의 동력 성능과 연비 성능을 더욱 향상시키기 위해서는 CVT가 취할 수 있는 변속비의 범위(이하, 「레시오 범위」라고 한다)를 확대하는 것이 적합하다. CVT의 레시오 범위를 확대시키면, 발진 시·가속 시에는 보다 변속비 대측의 변속비를 사용하여 차량의 동력 성능을 더욱 향상시키고, 고속 주행 시에는 보다 변속비 소측의 변속비를 사용하여 차량의 연비 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
CVT의 레시오 범위를 확대시키기 위해서는 풀리의 직경을 확대하면 되나, 이 방법으로는 CVT가 대형화되어 중량이 증대되어 바람직하지 못하다.
따라서, 특허 문헌1, 2에서는 CVT의 전단 혹은 후단에 전진 2단의 부변속 기구를 직렬로 설치하고, 차량의 운전 조건에 따라 이 부변속 기구의 변속단을 변경하도록 구성함으로써, CVT를 대형화하는 일 없이 넓은 레시오 범위를 실현하고 있다.
<특허 문헌1> 일본 특허 출원 공개 소60-37455호 공보
<특허 문헌2> 일본 특허 출원 공개 소61-241561호 공보
상기 CVT에 부변속 기구를 조합한 변속기에 있어서는, 부변속 기구의 변속단을 어떠한 조건으로 변경할지가 과제로 된다.
이 점에 관하여 특허 문헌1에 있어서는 미리 결정된 변속 패턴에 따라, 차속 및 스로틀 개방도에 기초하여 부변속 기구의 변속단을 변경하도록 하고 있다. 또한, 특허 문헌2에 있어서는, 부변속 기구의 변속 쇼크가 완화되는 조건이 성립되었을 때에 부변속 기구의 변속단을 변경하도록 하고 있다.
그러나, 상기 종래 기술에 있어서의 부변속 기구의 변속단의 변경 조건은, 연비 성능의 향상을 목적으로 한 것이 아니어서, 연비 성능의 향상이라는 관점에서는 개량의 여지가 있었다.
본 발명은, 이러한 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 부변속 기구의 변속단의 변경 조건을 적정화함으로써 차량의 연비 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 한 형태에 따르면, 차량에 탑재되는 무단 변속기로서, 변속비를 무단계로 변경할 수 있는 벨트식 무단 변속 기구(이하, 「배리에이터」라고 한다)와, 상기 배리에이터에 대하여 직렬로 설치되고, 전진용 변속단으로서 제1 변속단과 이 제1 변속단보다도 변속비가 작은 제2 변속단을 포함하는 부변속 기구와, 상기 차량의 운전 조건에 기초하여, 상기 배리에이터의 변속비와 상기 부변속 기구 의 변속단을 변경함으로써, 상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구 전체의 변속비인 스루 변속비를 변경하는 변속 제어 수단을 구비하고, 상기 배리에이터의 변속비가 최High 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단이 상기 제1 변속단일 때의 상기 스루 변속비는, 상기 배리에이터의 변속비가 최Low 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단이 상기 제2 변속단일 때의 상기 스루 변속비(이하, 「고속 모드 최Low 변속비」라고 한다)보다도 작고, 상기 고속 모드 최Low 변속비가 모드 절환 변속비로서 설정되고, 상기 변속 제어 수단은, 상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비를 가로질러 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 상기 부변속 기구의 변속비가 변화되는 방향과 반대 방향으로 변경하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 차량에 탑재되어, 변속비를 무단계로 변경할 수 있는 벨트식 무단 변속 기구(이하, 「배리에이터」라고 한다)와, 상기 배리에이터에 대하여 직렬로 설치되고, 전진용 변속단으로서 제1 변속단과 이 제1 변속단보다도 변속비가 작은 제2 변속단을 포함하는 부변속 기구와, 상기 차량의 운전 조건에 기초하여, 상기 배리에이터의 변속비와 상기 부변속 기구의 변속단을 변경함으로써, 상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구 전체의 변속비인 스루 변속비를 변경하는 변속 제어 수단을 구비한 무단 변속기의 변속 제어 방법이며, 상기 배리에이터의 변속비가 최High 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단이 상기 제1 변속단일 때의 상기 스루 변속비는, 상기 배리에이터의 변속비가 최Low 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단이 상기 제2 변속단일 때의 상기 스루 변속비(이하, 「고속 모 드 최Low 변속비」라고 한다)보다도 작고, 상기 고속 모드 최Low 변속비를 모드 절환 변속비로서 설정하고, 상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비를 가로질러 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 상기 부변속 기구의 변속비가 변화되는 방향과 반대 방향으로 변경하는, 것을 특징으로 하는 변속 제어 방법이 제공된다.
배리에이터를 구성하는 풀리와 벨트 사이의 기하학적 관계에 의해, 동일한 정도의 변속비 변화량이면 배리에이터의 변속비가 변속비 대측에 있을수록 풀리의 가동 원추판의 변위량은 적어도 된다(도 3). 본 발명의 이들 형태에 따르면, 부변속 기구의 변속단을 변경할 때, 배리에이터의 변속비는 최Low 변속비를 최대값으로 하는 변속비 대측의 변속비 범위 내에서 변화되어, 풀리의 가동 원추판의 변위량이 최소한으로 억제된다. 이에 의해, 배리에이터의 변속에 필요로 하는 에너지, 예를 들어 가동 원추판을 유압에 의해 구동하는 구성에서는 그 유압을 발생시키는 오일 펌프의 구동 에너지가 저감되어, 차량의 연비 성능이 향상된다.
또한, 부변속 기구의 변속비의 변화 방향과 반대 방향으로 배리에이터의 변속비가 변경되므로, 스루 변속비의 단차에 의해 발생하는 입력 회전의 변화에 수반하는 운전자의 위화감을 억제할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 어떤 변속 기구의 「변속비」는, 당해 변속 기구의 입 력 회전 속도를 당해 변속 기구의 출력 회전 속도로 나누어 얻어진 값이다. 또한, 「최Low 변속비」는 당해 변속 기구의 최대 변속비를 의미하고, 「최High 변속비」는 당해 변속 기구의 최소 변속비를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 무단 변속기를 탑재한 차량의 개략 구성도이다. 이 차량은 동력원으로서 엔진(1)을 구비한다. 엔진(1)의 출력 회전은 로크 업 클러치를 구비한 토크 컨버터(2), 제1 기어열(3), 무단 변속기(이하, 단순히 「변속기(4)」이라고 한다), 제2 기어열(5), 종감속 장치(6)를 통하여 구동륜(7)으로 전달된다. 제2 기어열(5)에는 주차 시에 변속기(4)의 출력축을 기계적으로 회전 불가능하게 로크하는 파킹 기구(8)가 설치되어 있다.
또한, 차량에는 엔진(1)의 동력의 일부를 이용하여 구동되는 오일 펌프(10)와, 오일 펌프(10)로부터의 유압을 압력 조절하여 변속기(4)의 각 부위로 공급하는 유압 제어 회로(11)와, 유압 제어 회로(11)를 제어하는 변속기 컨트롤러(12)가 설치되어 있다. 유압 제어 회로(11)와 변속기 컨트롤러(12)가 변속 제어 수단을 구성한다.
각 구성에 대하여 설명하면 변속기(4)는 벨트식 무단 변속 기구[이하, 「배리에이터(20)」라고 한다]와, 배리에이터(20)에 직렬로 설치되는 부변속 기구(30)를 구비한다. 「직렬로 설치된다」란 엔진(1)으로부터 구동륜(7)에 이르기까지의 동력 전달 경로에 있어서 배리에이터(20)와 부변속 기구(30)가 직렬로 설치된다고 하는 의미이다. 부변속 기구(30)는, 이 예와 같이 배리에이터(20)의 출력축에 직접 접속되어 있어도 좋고, 그 밖의 변속 내지 동력 전달 기구(예를 들어, 기어열) 를 통하여 접속되어 있어도 좋다. 혹은, 부변속 기구(30)는 배리에이터(20)의 전단(입력축측)에 접속되어 있어도 좋다.
배리에이터(20)는 프라이머리 풀리(21)와, 세컨더리 풀리(22)와, 풀리(21, 22) 사이에 걸쳐 감기는 V 벨트(23)를 구비한다. 풀리(21, 22)는 각각 고정 원추판과, 이 고정 원추판에 대하여 쉬이브(sheave)면을 대향시킨 상태로 배치되어 고정 원추판 사이에 V 홈을 형성하는 가동 원추판과, 이 가동 원추판의 배면에 설치되어 가동 원추판을 축 방향으로 변위시키는 유압 실린더(23a, 23b)를 구비한다. 유압 실린더(23a, 23b)로 공급되는 유압을 조정하면 V 홈의 폭이 변화되어 V 벨트(23)와 각 풀리(21, 22)의 접촉 반경이 변화되어 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 무단계로 변화된다.
부변속 기구(30)는 전진 2단·후진 1단의 변속 기구이다. 부변속 기구(30)는 2개의 유성 기어의 캐리어를 연결한 라비뇨형 유성 기어 기구(31)와, 라비뇨형 유성 기어 기구(31)를 구성하는 복수의 회전 요소에 접속되어, 그들 연계 상태를 변경하는 복수의 마찰 체결 요소[Low 브레이크(32), High 클러치(33), Rev 브레이크(34)]를 구비한다. 각 마찰 체결 요소(32 내지 34)로의 공급 유압을 조정하여 각 마찰 체결 요소(32 내지 34)의 체결·해방 상태를 변경하면 부변속 기구(30)의 변속단이 변경된다. 예를 들어, Low 브레이크(32)를 체결하고 High 클러치(33)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부변속 기구(30)의 변속단은 1속으로 된다. High 클러치(33)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 Rev 브레이크(34)를 해방하면 부변속 기구(30)의 변속단은 1속보다도 변속비가 작은 2속으로 된다. 또한, Rev 브레이 크(34)를 체결하고, Low 브레이크(32)와 High 클러치(33)를 해방하면 부변속 기구(30)의 변속단은 후진으로 된다. 또한, 이하의 설명에서는 부변속 기구(30)의 변속단이 1속일 때 「변속기(4)가 저속 모드이다」로 표현하고, 2속일 때 「변속기(4)가 고속 모드이다」로 표현한다.
변속기 컨트롤러(12)는, 도 2에 도시한 바와 같이 CPU(121)와, RAM·ROM으로 이루어지는 기억 장치(122)와, 입력 인터페이스(123)와, 출력 인터페이스(124)와, 이들을 서로 접속하는 버스(125)로 구성된다.
입력 인터페이스(123)에는 엔진(1)의 스로틀 밸브의 개방도[이하, 「스로틀 개방도(TVO)」라고 한다]를 검출하는 스로틀 개방도 센서(41)의 출력 신호, 변속기(4)의 입력 회전 속도 = 프라이머리 풀리(21)의 회전 속도[이하, 「프라이머리 회전 속도(Npri)」라고 한다]를 검출하는 회전 속도 센서(42)의 출력 신호, 차량의 주행 속도[이하, 「차속(VSP)」이라고 한다]를 검출하는 차속 센서(43)의 출력 신호, 변속기(4)의 유온(油溫)을 검출하는 유온 센서(44)의 출력 신호, 셀렉트 레버의 위치를 검출하는 인히비터 스위치(45)의 출력 신호 등이 입력된다.
기억 장치(122)에는, 변속기(4)의 변속 제어 프로그램, 이 변속 제어 프로그램에서 사용하는 변속 맵(도 4)이 저장되어 있다. CPU(121)는 기억 장치(122)에 저장되어 있는 변속 제어 프로그램을 판독하여 실행하고, 입력 인터페이스(123)를 통하여 입력되는 각종 신호에 대하여 각종 연산 처리를 실시하여 변속 제어 신호를 생성하고, 생성된 변속 제어 신호를 출력 인터페이스(124)를 통하여 유압 제어 회로(11)로 출력한다. CPU(121)가 연산 처리에서 사용하는 각종값, 그 연산 결과는 기억 장치(122)에 적절하게 저장된다.
유압 제어 회로(11)는 복수의 유로, 복수의 유압 제어 밸브로 구성된다. 유압 제어 회로(11)는 변속기 컨트롤러(12)로부터의 변속 제어 신호에 기초하여, 복수의 유압 제어 밸브를 제어하여 유압의 공급 경로를 절환하는 동시에 오일 펌프(10)에서 발생한 유압으로부터 필요한 유압을 조제하여, 이것을 변속기(4)의 각 부위로 공급한다. 이에 의해, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio), 부변속 기구(30)의 변속단이 변경되어 변속기(4)의 변속이 행하여진다.
도 3은 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)와 풀리(21, 22)의 가동 원추판의 축 방향 위치[= 유압 실린더(23a, 23b)의 스트로크]의 관계의 일례를 나타내고 있다. 배리에이터(20)에 있어서의 풀리(21, 22)와 V 벨트(23) 사이의 기하학적 관계에 의해, 배리에이터(20)에 동일한 변속비 변화량(ΔvRatio)을 발생시키는 경우에도 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 변속비 대측에 있는 편이 풀리(21, 22)의 가동 원추판의 변위량은 적어진다. 따라서, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 동일한 정도로 변화시키는 것이라면, 변속비 대측으로 변화시킨 편이 유압 실린더(23a, 23b)에서 필요하게 되는 유량이 적어도 되므로, 유량 수지상 유리해진다.
변속기 컨트롤러(12)는 배리에이터(20)의 이러한 특성을 고려하여 배리에이터(20)에 있어서의 유량 수지가 유리해지도록 차량의 운전 조건[이 실시 형태에서는 차속(VSP), 프라이머리 회전 속도(Npri), 스로틀 개방도(TVO)]에 기초하여, 배리에이터(20), 부변속 기구(30)의 변속을 행한다. 유량 수지가 유리해지면 오일 펌프(10)의 구동에 필요한 에너지가 저감되어, 차량의 연비 성능이 향상된다. 변 속 제어의 구체적 내용에 대해서는 후술한다.
도 4는 변속기 컨트롤러(12)의 기억 장치(122)에 저장되는 변속 맵의 일례를 도시하고 있다.
이 변속 맵 상에서는 변속기(4)의 동작점이 차속(VSP)과 프라이머리 회전 속도(Npri)에 기초하여 결정된다. 변속기(4)의 동작점과 변속 맵 좌측 하단의 코너의 0점을 연결하는 선의 기울기가 변속기(4)의 변속비[배리에이터(20)의 변속비(vRatio)에 부변속 기구(30)의 변속비를 곱하여 얻어지는 전체의 변속비, 이하 「스루 변속비(Ratio)」라고 한다]를 나타내고 있다. 이 변속 맵에는, 종래의 벨트식 무단 변속기의 변속 맵과 마찬가지로, 스로틀 개방도(TVO)마다 변속선이 설정되어 있고, 변속기(4)의 변속은 스로틀 개방도(TVO)에 따라 선택되는 변속선에 따라 행하여진다. 또한, 도 4에는 간단하게 하기 위해, 전체 부하선[스로틀 개방도(TVO)=8/8일 때의 변속선], 파셜선[스로틀 개방도(TVO)=4/8일 때의 변속선], 코스트선[스로틀 개방도(TVO)=0일 때의 변속선]만이 도시되어 있다.
변속기(4)가 저속 모드일 때는, 변속기(4)는 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최대로 하여 얻어지는 저속 모드 최Low선과 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최소로 하여 얻어지는 저속 모드 최High선 사이에서 변속할 수 있다. 이때 변속기(4)의 동작점은 A 영역과 B 영역 내를 이동한다. 한편, 변속기(4)가 고속 모드일 때는 변속기(4)는 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최대로 하여 얻어지는 고속 모드 최Low선과 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 최소로 하여 얻어지는 고속 모드 최High선 사이에서 변속할 수 있다. 이때, 변속기(4)의 동작점은 B 영역과 C 영역 내를 이동한다.
부변속 기구(30)의 각 변속단의 변속비는, 저속 모드 최High선에 대응하는 변속비(저속 모드 최High 변속비)가 고속 모드 최Low선에 대응하는 변속비(고속 모드 최Low 변속비)보다도 작아지도록 설정된다. 이에 의해, 저속 모드에서 취할 수 있는 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 범위인 저속 모드 레시오 범위와 고속 모드에서 취할 수 있는 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 범위인 고속 모드 레시오 범위가 부분적으로 중복되어 변속기(4)의 동작점이 고속 모드 최Low선과 저속 모드 최High선 사이에 있는 B 영역에 있을 때는 변속기(4)는 저속 모드, 고속 모드의 어느 모드든 선택 가능하게 되어 있다.
또한, 이 변속 맵 상에는 부변속 기구(30)의 변속을 행하는 모드 절환 변속선[부변속 기구(30)의 1-2 변속선]이 고속 모드 최Low선과 겹치도록 설정되어 있다. 즉, 모드 절환 변속선에 대응하는 스루 변속비[이하, 「모드 절환 변속비(mRatio)」라고 한다]는 고속 모드 최Low 변속비와 동등한 값으로 설정된다. 변속기(4)의 동작점이 모드 절환 변속선을 가로지른 경우, 즉 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 절환 변속비(mRatio)를 가로질러 변화된 경우는 변속기 컨트롤러(12)는 모드 절환 변속 제어를 행한다. 이 모드 절환 변속 제어에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속을 행하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 부변속 기구(30)의 변속비가 변화되는 방향과 반대 방향으로 변경한다.
구체적으로는, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 절환 변속비(mRatio) 보다도 큰 상태로부터 작은 상태로 되었을 때는 변속기 컨트롤러(12)는, 부변속 기구(30)의 변속단을 1속으로부터 2속으로 변경(부변속 기구 1-2 변속)하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 대측으로 변경한다. 반대로, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 절환 변속비(mRatio)보다도 작은 상태로부터 큰 상태로 되었을 때는 변속기 컨트롤러(12)는, 부변속 기구(30)의 변속단을 2속으로부터 1속으로 변경(부변속 기구 2-1 변속)하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 소측으로 변경한다. 모드 절환 변속 시, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 부변속 기구(30)의 변속비 변화와 반대 방향으로 변화시키는 것은, 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)의 단차에 의해 발생하는 입력 회전의 변화에 수반하는 운전자의 위화감을 억제하기 위해서이다.
도 5는 변속기 컨트롤러(12)의 기억 장치(122)에 저장되는 변속 제어 프로그램의 일례를 도시하고 있다. 이것을 참조하면서 변속기 컨트롤러(12)가 실행하는 변속 제어의 구체적 내용에 대하여 설명한다.
스텝 S1에서는 변속기 컨트롤러(12)는 프라이머리 회전 속도(Npri), 차속(VSP), 스로틀 개방도(TVO)를 판독한다.
스텝 S2에서는 변속기 컨트롤러(12)는 프라이머리 회전 속도(Npri), 차속(VSP), 종감속 장치(6)의 감속비(fRatio)에 기초하여, 그때의 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)(현재값)를 산출한다.
스텝 S3에서는 변속기 컨트롤러(12)는 프라이머리 회전 속도(Npri), 차속(VSP)에 기초하여, 기억 장치(122)에 저장되어 있는 변속 맵(도 4)을 참조하여 현재의 프라이머리 회전 속도(Npri), 차속(VSP), 스로틀 개방도(TVO)에 기초하여, 변속기(4)가 다음에 달성해야 할 변속비인 도달 스루 변속비(DRatio)(목표값)를 산출한다.
스텝 S4, S5에서는 변속기 컨트롤러(12)는 스루 변속비(Ratio)가 모드 절환 변속비(mRatio)를 가로질렀는지 판단한다. 이 판단은, 스루 변속비(Ratio)와 그 전회값(도 5에 도시하는 처리를 전회 실행했을 때에 스텝 S2에서 연산한 값)을 모드 절환 변속비(mRatio)와 비교함으로써 이루어진다.
스루 변속비(Ratio)가 모드 절환 변속비(mRatio)를 변속비 대측으로부터 변속비 소측으로 가로지른 경우는 처리가 스텝 S4로부터 스텝 S6으로 진행하고, 변속비 소측으로부터 변속비 대측으로 가로지른 경우는 처리가 스텝 S5로부터 스텝 S9로 진행한다. 또한, 스루 변속비(Ratio)가 모드 절환 변속비(mRatio)를 가로지르고 있지 않은 경우에는, 처리가 스텝 S5로부터 스텝 S12로 진행한다.
스텝 S6 내지 S8에서는 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속단을 1속으로부터 2속으로 변경하는 동시에, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 대측으로 변경한다(부변속 기구 1-2 변속 및 배리에이터 복귀 변속).
스텝 S6에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 스텝 S3에서 산출된 도달 스루 변속비(DRatio)와 부변속 기구(30)의 2속의 변속비(변속 후의 변속비)에 기초하여, 모드 절환 변속 완료 후에 배리에이터(20)가 달성해야 할 변속비인 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)(목표값)를 산출한다.
스텝 S7에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속단을 1속으로 부터 2속으로 변속할 때의 목표 변속 시간(t12)과, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)(현재값)와 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)의 편차에 기초하여 부변속 기구(30)의 변속이 완료되었을 때에 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)로 되도록 모드 절환 변속에 있어서의 배리에이터(20)의 변속 특성(변속 속도, 변속 속도의 증가 감소 경향 등)을 설정한다. 부변속 기구(30)의 목표 변속 시간(t12)은 고정값으로 해도 좋고, 차속(VSP), 엔진 토크, 부변속 기구(30)로의 입력 토크에 따라 변경하도록 해도 좋다. 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)는, 스텝 S1에서 산출한 스루 변속비(Ratio)와, 부변속 기구(30)의 그때의 변속단(1속)의 변속비에 기초하여 산출한다.
스텝 S8에서는 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 1-2 변속 및 배리에이터(20)의 복귀 변속을 개시한다. 이에 의해, 부변속 기구(30)의 변속단은 1속으로부터 2속으로 변경되고, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)는 변속비 대측으로 변경된다. 스텝 S7에서 설정한 변속 특성에 따라 배리에이터(20)를 변속시킴으로써, 부변속 기구(30)의 변속 완료와 대략 동시에 배리에이터(20)의 변속도 완료된다.
한편, 스텝 S9 내지 S11에서는 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속단을 2속으로부터 1속으로 변경하는 동시에, 변속비(vRatio)를 변속비 소측으로 변경한다(부변속 기구 2-1 변속 및 배리에이터 복귀 변속).
스텝 S9에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 스텝 S3에서 산출한 도달 스루 변속비(DRatio)와 부변속 기구(30)의 1속의 변속비(변속 후의 변속비)에 기초하여, 모 드 절환 변속 완료 후에 배리에이터(20)가 달성해야 할 변속비인 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)(목표값)를 산출한다.
스텝 S10에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속단을 2속으로부터 1속으로 변속할 때의 목표 변속 시간(t21)과, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)(현재값)와 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)의 편차에 기초하여 부변속 기구(30)의 변속이 완료되었을 때에 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)로 되도록 모드 절환 변속에 있어서의 배리에이터(20)의 변속 특성(변속 속도, 변속 속도의 증가 감소 경향 등)을 설정한다. 부변속 기구(30)의 목표 변속 시간(t21)은 고정값으로 해도 좋고, 차속(VSP), 엔진 토크, 부변속 기구(30)로의 입력 토크에 따라 변경하도록 해도 좋다. 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)는, 스텝 S1에서 산출된 스루 변속비(Ratio)와, 부변속 기구(30)의 그때의 변속단(2속)의 변속비에 기초하여 산출한다.
스텝 S11에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 2-1 변속 및 배리에이터(20)의 복귀 변속을 개시한다. 이에 의해, 부변속 기구(30)의 변속단은 2속으로부터 1속으로 변경되고, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)는 변속비 소측으로 변경된다. 스텝 S10에서 설정한 변속 특성에 따라 배리에이터(20)를 변속시킴으로써, 부변속 기구(30)의 변속 완료와 대략 동시에 배리에이터(20)의 변속도 완료된다.
또한, 스텝 S12 내지 S13에서는 변속기 컨트롤러(12)는 부변속 기구(30)의 변속단의 변경은 행하지 않고, 배리에이터(20)의 변속(통상 변속)만을 행한다.
스텝 S12에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 스텝 S3에서 산출한 도달 스루 변속비(DRatio)와 그때의 부변속 기구(30)의 변속단의 변속비에 기초하여 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)(목표값)를 산출한다.
스텝 S13에서는, 변속기 컨트롤러(12)는 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)(현재값)가 원하는 변속 특성(예를 들어, 1차 지연 응답)으로 도달 배리에이터 변속비(vDRatio)까지 변화되도록 배리에이터(20)의 변속을 행한다.
계속해서, 상기 변속 제어를 행하는 것에 의한 작용 효과에 대하여 설명한다.
도 6은 부분 부하 상태(여기서는 스로틀 개방도=4/8)에서 차량이 가속된 경우의 변속기(4)의 동작점이 변속 맵 상에서 어떻게 이동할지를 도시한 도면이다. 도 7은 그때에 스루 변속비(Ratio), 부변속 기구 변속비, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio), 프라이머리 회전 속도(Npri), 차속(VSP)이 어떻게 변화될지를 도시한 타이밍차트이다.
정차 상태[차속(VSP)=0]로부터 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟으면 차량이 가속되기 시작한다. 발진 시, 변속기(4)는 저속 모드로 되어 있고, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)는 최Low 변속비이며, 부변속 기구(30)의 변속단은 1속이다.
가속 중, 변속기(4)의 동작점은 변속 맵 상에 스로틀 개방도(TVO)마다 미리 설정되어 있는 변속선을 따라 이동한다. 이 예에서는, 스로틀 개방도(TVO)를 4/8로 하고 있으므로, 도 6에서 굵은 화살표로 나타낸 바와 같이 파셜선을 따라 변속 기(4)의 동작점이 이동한다.
시각(t1)에서 변속기(4)의 동작점이 도 6에서 X점에 도달하면, 변속기(4)의 변속비 소측으로의 변속이 개시된다. 이 변속은 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 소측으로 변경함으로써 행하여진다.
시각(t2)에서 변속기(4)의 동작점이 모드 절환 변속선에 도달하면, 즉 변속기(4)의 스루 변속비(Ratio)가 모드 절환 변속비(mRatio)에 도달하면(도 6 중 Y점), 변속기(4)의 모드를 저속 모드로부터 고속 모드로 절환하는 모드 절환 변속 제어가 개시된다.
시각(t2 내지 t3)에서는 모드 절환 변속 제어가 행하여진다. 모드 절환 변속 제어에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 부변속 기구(30)의 변속단이 1속으로부터 2속으로 변경되고, 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 변속비 대측으로 변경되어, 최Low 변속비까지 복귀된다.
시각(t3)에서 모드 절환 변속 제어가 완료되어, 부변속 기구(30)의 변속단은 2속으로 된다. 그 이후의 변속기(4)의 변속은 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)를 변속비 소측으로 변경함으로써 행하여진다.
이때, 모드 절환 변속 중의 배리에이터(20)의 변속비 변화에 주목하면, 배리에이터(20)의 변속비는 최Low 변속비보다도 작은 변속비로부터 최Low 변속비까지 복귀된다[시각(t2 내지 t3)]. 즉, 배리에이터(20)의 변속비는 최Low 변속비를 최대값으로 하는 변속비 대측의 변속비 범위 내에서 변화되고, 배리에이터(20)를 구성하는 풀리(21, 22)와 V 벨트(23) 사이의 기하학적 관계(도 3)에 의해, 풀리(21, 22)의 가동 원추판의 변위량은 최소한으로 억제된다. 이에 의해, 유압 실린더(23a, 23b)에서 필요로 하는 유량이 적어져 오일 펌프(10)의 부하가 저하되어 차량의 연비 성능이 향상된다(청구항 1, 2, 4, 5에 대응).
또한, 모드 절환 변속 중 부변속 기구(30)의 변속비의 변화 방향과 반대 방향으로 배리에이터(20)의 변속비(vRatio)가 변경되므로, 스루 변속비(Ratio)의 단차에 의해 발생하는 입력 회전의 변화에 수반하는 운전자의 위화감을 억제할 수 있다(청구항 1, 2, 4, 5에 대응).
또한, 여기에서는 가속 시의 모드 절환 변속 제어의 모습을 도시했으나, 감속시에도 마찬가지의 모드 절환 변속 제어가 행하여져, 차량의 연비 성능의 향상, 변속 쇼크의 억제라고 하는 작용 효과가 발휘된다(청구항 3, 6에 대응).
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했으나, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 하나를 설명한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지가 아니다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 부변속 기구(30)는 전진용의 변속단으로서 1속과 2속의 2단을 갖는 변속 기구로 했으나, 부변속 기구(30)를 전진용의 변속단으로서 3단 이상의 변속단을 갖는 변속 기구로 해도 상관없다. 그러한 구성에서는, 부변속 기구의 변속단을 1속과 2속의 사이에서 변경하는 제어 및 2속과 3속 사이에서 변경하는 제어에 대하여 본 발명을 적용하면 되고, 상기 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과가 발휘된다.
또한, 부변속 기구(30)를 라비뇨형 유성 기어 기구를 사용하여 구성했으나, 이와 같은 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 부변속 기구(30)는 통상의 유성 기어 기구와 마찰 체결 요소를 조합하여 구성해도 좋고, 혹은 기어비가 서로 다른 복수의 기어열로 구성되는 복수의 동력 전달 경로와, 이들 동력 전달 경로를 절환하는 마찰 체결 요소에 의해 구성해도 좋다.
또한, 풀리(21, 22)의 가동 원추판을 축 방향으로 변위시키는 액추에이터로서 유압 실린더(23a, 23b)를 구비하고 있으나, 액추에이터는 유압으로 구동되는 것에 한하지 않고 전기적으로 구동되는 것이어도 좋다.
또한, 모드 절환 변속비를 고속 모드 최Low 변속비와 동등한 값으로 설정하고 있으나, 여기서 말하는 「동등하다」에는 거의 동등한 경우도 포함되고, 그러한 경우도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 무단 변속기를 탑재한 차량의 개략 구성도.
도 2는 변속기 컨트롤러의 내부 구성을 도시한 도면.
도 3은 배리에이터의 변속비와 풀리의 가동 원추판의 축 방향 위치(= 유압 실린더의 신장량)의 관계의 일례를 도시한 도면.
도 4는 변속기의 변속 맵의 일례를 나타낸 도면.
도 5는 변속기 컨트롤러에 대해 실행되는 변속 제어 프로그램의 내용을 도시한 흐름도.
도 6은 차량 가속 시에 변속기의 동작점이 이동하는 모습을 도시한 도면.
도 7은 차량 가속 시에 변속기의 각종 파라미터가 변화되는 모습을 도시한 타이밍차트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
4 : 변속기
11 : 유압 제어 회로(변속 제어 수단)
12 : 변속기 컨트롤러(변속 제어 수단)
20 : 배리에이터
21 : 프라이머리 풀리
22 : 세컨더리 풀리
23 : V 벨트
30 : 부변속 기구

Claims (6)

  1. 차량에 탑재되는 무단 변속기이며,
    변속비를 무단계로 변경할 수 있는 벨트식 무단 변속 기구(이하, 「배리에이터」라고 한다)와,
    상기 배리에이터에 대하여 직렬로 설치되고, 전진용 변속단으로서 제1 변속단과 이 제1 변속단보다도 변속비가 작은 제2 변속단을 포함하는 부변속 기구와,
    상기 차량의 운전 조건에 기초하여, 상기 배리에이터의 변속비와 상기 부변속 기구의 변속단을 변경함으로써, 상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구 전체의 변속비인 스루 변속비를 변경하는 변속 제어 수단을 구비하고,
    상기 배리에이터의 변속비가 최High 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단이 상기 제1 변속단일 때의 상기 스루 변속비는, 상기 배리에이터의 변속비가 최Low 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단이 상기 제2 변속단일 때의 상기 스루 변속비(이하, 「고속 모드 최Low 변속비」라고 한다)보다도 작고,
    상기 고속 모드 최Low 변속비가 모드 절환 변속비로서 설정되고,
    상기 변속 제어 수단은 상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비를 가로질러 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 상기 부변속 기구의 변속비가 변화되는 방향과 반대 방향으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비보다도 큰 변속비로부터 작은 변속비로 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 상기 제1 변속단으로부터 상기 제2 변속단으로 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 변속비 대측으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변속 제어 수단은, 상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비보다도 작은 변속비로부터 큰 변속비로 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 상기 제2 변속단으로부터 상기 제1 변속단으로 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 변속비 소측으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기.
  4. 차량에 탑재되어, 변속비를 무단계로 변경할 수 있는 벨트식 무단 변속 기구(이하, 「배리에이터」라고 한다)와, 상기 배리에이터에 대하여 직렬로 설치되고, 전진용 변속단으로서 제1 변속단과 이 제1 변속단보다도 변속비가 작은 제2 변속단을 포함하는 부변속 기구와, 상기 차량의 운전 조건에 기초하여, 상기 배리에이터의 변속비와 상기 부변속 기구의 변속단을 변경함으로써 상기 배리에이터 및 상기 부변속 기구 전체의 변속비인 스루 변속비를 변경하는 변속 제어 수단을 구비한 무단 변속기의 변속 제어 방법이며,
    상기 배리에이터의 변속비가 최High 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단 이 상기 제1 변속단일 때의 상기 스루 변속비는, 상기 배리에이터의 변속비가 최Low 변속비이고 상기 부변속 기구의 변속단이 상기 제2 변속단일 때의 상기 스루 변속비(이하, 「고속 모드 최Low 변속비」라고 한다)보다도 작고,
    상기 고속 모드 최Low 변속비를 모드 절환 변속비로서 설정하고,
    상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비를 가로질러 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 상기 부변속 기구의 변속비가 변화되는 방향과 반대 방향으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 변속 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비보다도 큰 변속비로부터 작은 변속비로 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 상기 제1 변속단으로부터 상기 제2 변속단으로 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 변속비 대측으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 변속 제어 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 스루 변속비가 상기 모드 절환 변속비보다도 작은 변속비로부터 큰 변속비로 변화되었을 때에 상기 부변속 기구의 변속단을 상기 제2 변속단으로부터 상기 제1 변속단으로 변경하는 동시에 상기 배리에이터의 변속비를 변속비 소측으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 변속 제어 방법.
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