KR20120023444A - 무단 변속기의 슬립 감지 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무단 변속기의 슬립 감지 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 슬립 발생 시 벨트의 응력 변화에 따른 토크 진동이 발생하고 발생된 벨트의 토크 진동에 따라 급변하는 풀리의 회전 속도 변화율을 연산하고, 이러한 각 풀리의 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점을 연산하며, 수신된 극대점과 극소점을 모니터링한 결과 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬립 발생으로 판정한 후 슬립 제어 모드를 실행함에 따라 슬립 발생 초기에 슬립 발생 여부를 판정할 수 있어 슬립 발생 판정 시간을 최소로 단축할 수 있고 그에 따른 변속 쇼크를 근본적으로 방지할 수 있다.

Description

무단 변속기의 슬립 감지 방법 및 시스템{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING SLIP OF CONTINUOUS VARIABLE TEANSMISSION}

본 발명은 무단 변속기를 가지는 자동차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벨트 풀리의 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점의 반복으로 발생하는 경우 슬립 발생으로 판정할 수 있도록 한 무단 변속기의 슬립 감지 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서 동력을 발생시키는 엔진의 출력을 구동 휠에 전달함에 있어 적절한 감속비를 결정하는 변속장치로는 수동변속기와 자동변속기 및 무단변속기로 구분되는데, 운전의 편의성을 중요시하는 운전자의 요구에 따라 수동변속기보다는 자동변속기의 사용이 범용적인 추세로 증가되고 있다.

자동변속기의 경우 장치 내 여러 부하 요소에 의한 동력 손실이 많이 발생됨에 따른 연비 저하로 최근 들어 무단변속기의 채용이 증가되고 있다.

무단변속기는 도 1에 도시된 바와 같이, 동력의 입력축에 유압의 작동에 의해 직경이 변화되는 1차측 풀리(11)를 설치하고, 출력축에 유압의 작동에 의해 직경이 변화되는 2차측 풀리(12)를 설치하며, 상기 1차측 풀리(11)와 2차측 풀리(12)를 벨트(Belt)나 체인(Chain)으로 연결시켜 상기 1차측 풀리(11)와 2차측 풀리(12)간의 직경(Rp)(Rs)을 조절하여 목표 변속단으로의 변속이 이루어지도록 하는 것으로, 정해진 범위 내에서 변속비를 임의로 설정할 수 있어 연비의 우수성을 가진다.

이와 같은 무단변속기에서 변속비의 결정은 각 1차측 풀리(11) 및 2차측 풀리(12)의 속도 센서를 이용하여 1차측 풀리와 2차측 풀리의 속도를 측정하여 계산하거나 1차측 풀리와 2차측 풀리의 움직임을 포텐셔 메터로 측정하여 계산하는 방법을 적용하고 있는데, 통상적으로 1차측 풀리와 2차측 풀리의 회전 속도(Np)(Ns)를 측정하여 계산하는 방법을 적용하고 있다.

무단변속기의 TCU(Transmission Control Unit)는 터빈 속도와 1차측 풀리 속도, 2차측 풀리 속도를 측정하여 변속비의 제어에 적극적으로 이용하고 있는데, 터빈 속도는 스태틱 제어(Static Control)와 댐퍼 클러치의 제어에 사용되고, 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 속도는 변속비의 결정에 사용된다.

대개, 상기 무단변속기는 금속재의 벨트와 풀리에 의하여 이루어지는데, 상기 환형의 1차측 풀리(11)의 일측쪽이 엔진쪽과 연결되는 구동축(14)에 좌우로 이동 가능하게 설치된 이동 쉬브(18a)와, 반대쪽에 서로 마주보며 설치되는 고정 쉬브(20a) 사이에 안착되어 감겨지게 된다.

또한, 상기 환형의 벨트(10)의 반대쪽의 2차측 풀리(12)의 종동축(16)에 좌우로 이송 가능하게 설치된 이동 쉬브(18b)와, 반대쪽에 서로 마주보며 설치되는 고정 쉬브(20b) 사이에 안착되어 감겨지게 된다.

이때, 상기 구동축(14)의 이동 쉬브(18a)와 고정 쉬브(20a), 그리고 상기 종동축(16)의 이동 쉬브(18b)와 고정 쉬브(20b)는 서로 대각 방향을 이루도록 설치된다.

따라서, 엔진의 구동에 따라 상기 구동축(14)이 회전을 하게 되면, 엔진의 회전수에 따라 상기 구동축(14)의 이동 쉬브(18a)가 좌우로 이동되는 동시에 상기 종동축(16)의 이동 쉬브(18b)도 좌우로 이송을 하게 된다.

이때의 상기 이동 쉬브(18a)(18b)의 좌우 이동은 엔진 회전수에 따라 힘의 크기를 달리하는 유압기구(도시되지 않음)에 의하여 이루어진다.

한편, 상기 구동축(14)의 이동 쉬브(18a)가 안쪽(벨트 풀리쪽)으로 이동하면, 상기 종동축(16)의 이동쉬브(18b)는 바깥쪽(벨트 풀리의 반대쪽)으로 이동을 하게 되는 바, 그 결과 다음과 같은 무단변속이 이루어진다.

즉, 상기 구동축(14)의 이동 쉬브(18a)와 고정 쉬브(20a) 사이의 거리가 가까워지면서 그 사이의 벨트(10)의 일측쪽이 이동 쉬브(18a)와 고정 쉬브(20a)의 외주 방향으로 이동을 하게 되어 도 2에 도시된 바와 같이 회전 반경(Rp)이 커지게 된다.

반면에, 상기 종동축(16)의 이동 쉬브(18b)와 고정 쉬브(20b) 사이의 거리는 멀어지게 되면서, 그 사이에 감겨진 벨트(10)의 반대쪽이 이동 쉬브(18b)와 고정 쉬브(20b)의 내주 방향으로 이동을 하게 되어 회전 반경(Rs)이 작아지게 된다.

이러한 회전 반경(Rp)(Rs)의 비는 1차측 풀리(11) 및 2차측 풀리(12)의 각각의 회전수(Np)(Ns)의 비와 동일해 진다. 따라서, 변속비는 Rs/Rp = Np/Ns 를 만족한다.

이러한 일반적인 무단 변속기에서 상기 회전반경(Rs)(Rp)와 회전속도 센서에 의해 수신된 회전수(Np)(Ns) 비가 일치하지 않음을 감지하고 그에 따라 슬립 발생 여부는 판정하였다.

이러한 변속비의 변화는 엔진의 출력 토크, 각 풀리의 토크 부하, 변속기의 유압 계통 설계 특성에 변화가 발생하게 된다.

따라서, 슬립 발생 판정은 변속의 중요한 요소임에도 불구하고 슬립 발생 판정 시간이 오래 걸리게 되고, 이러한 슬립 판정 이전에 부정확한 변속비로 변속이 계속 이루어지므로 변속 쇼크가 발생하였다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은 슬립 발생 시 벨트의 응력 변화에 따른 토크 진동이 발생하고 발생된 벨트의 토크 진동에 따라 급변하는 풀리의 회전 속도 변화율을 연산하고, 이러한 각 풀리의 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점을 연산하며, 수신된 극대점과 극소점을 모니터링한 결과 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬립 발생으로 판정한 후 슬립 제어 모드를 실행함에 따라 슬립 발생 초기에 슬립 발생 여부를 판정할 수 있어 슬립 발생 판정 시간을 최소로 단축할 수 있고 그에 따른 변속 쇼크를 근본적으로 방지할 수 있는 무단 변속기의 슬립 감지 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 무단 변속기의 슬립감지 시스템은,

엔진측에 연결된 구동축 상에 설치된 1차측 풀리에 일측이 감겨지고, 종동축 상에 설치된 2차측 풀리에 반대쪽이 감겨져 설치되고 각각의 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 소정 위치에 각각 회전수를 측정하여 전송하는 벨트 풀리;

외부로부터 공급되는 차속 및 엔진 회전수에 따라 기어 변속비를 결정하고 결정된 변속비에 따라 상기 상기 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 회전 반경을 유압 제어를 통해 설정하는 변속 제어 유닛; 및

상기 1차측 풀리와 2차측 풀리의 회전 속도를 각각 감지하여 상기 변속 제어 유닛으로 전송하는 1차측 풀리 회전속도 센서 및 2차측 풀리 회전 속도 센서를 포함하되,

상기 변속 제어 유닛은,

상기 1차측 풀리 회전 속도 센서 및 2차측 풀리 회전 속도 센서로부터 공급되는 각 풀리 회전 속도 변화율을 기반으로 슬립 발생을 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 변속 제어 유닛은,

미리 정해진 소정 주기로 소정 시간 동안 수신된 상기 1차측 풀리 회전 속도 센서의 1차측 풀리 회전 속도에 대한 회전 속도 변화율을 연산하고,

연산된 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점을 연산하며,

상기 회전 속도 변화율에 대한 극대점 및 극소점을 미리 정해진 설정 시간 동안 모니터링하여 반복적으로 극대점 및 극소점이 발생하는 경우 슬립 발생으로 판정한 후 슬립 제어 모드를 실행하도록 구비된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 무단 변속기의 슬립감지 방법은,

변속 제어 유닛에서 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 회전 속도를 미리 정해진 소정 주기로 소정 시간 동안 수신하는 단계;

상기 수신된 1차측 풀리와 2차축 풀리의 회전 속도에 대한 회전 속도 변화율을 연산하는 단계;

상기 회전 속도 변화율을 미리 정해진 설정 시간 동안 모니터링하는 단계; 및

상기 모니터링 결과 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점이 미리 정해진 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬립 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 슬립 발생 시 벨트의 응력 변화에 따른 토크 진동이 발생하고 발생된 벨트의 토크 진동에 따라 급변하는 풀리의 회전 속도 변화율을 연산하고, 이러한 각 풀리의 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점을 연산하며, 수신된 극대점과 극소점을 모니터링한 결과 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬립 발생으로 판정한 후 슬립 제어 모드를 실행함에 따라 슬립 발생 초기에 슬립 발생 여부를 판정할 수 있어 슬립 발생 판정 시간을 최소로 단축할 수 있고 그에 따른 변속 쇼크를 근본적으로 방지할 수 효과를 얻는다.

도 1은 일반적인 무단 변속기의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무단 변속기의 슬립 감지 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 변속 제어 유닛의 구성을 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무단 변속기의 슬립 감지 과정을 보인 흐름도이다.

이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 무단 변속기의 슬립 감지 시스템 및 방법에 대한 일 실시 예를 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 무단 변속기의 초기 슬립 감지 시스템은, 벨트풀리(1)과 변속 제어 유닛(3)을 포함한다.

즉, 벨트 풀리(1)는 엔진 측의 구동력을 제공 받아 변속 제어 유닛(3)의 제어에 따라 설정된 기어 변속비로 변속한 후 바퀴로 전달하도록 구비된다.

그리고, 상기 변속 제어 유닛(3)은 차속 및 엔진 회전수를 기반으로 기어 변속비를 설정하고, 설정된 기어 변속비에 따라 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 회전 반경을 설정하며, 설정된 각 풀리의 회전 반경에 따라 유압 제어를 통해 각 풀리의 이동 쉬프를 구동하도록 구비된다.

그에 더하여, 상기 변속 제어 유닛(3)은 각 풀리의 회전 속도에 따라 벨트와 풀리 간의 슬립 발생을 판정하도록 구비된다.

상기 벨트와 슬립 간의 슬립 발생 판정을 위해 상기 변속 제어 유닛(3)은 도3에 도시된 바와 같이, 1차측 풀리 회전 속도 수신부(11), 2차측 풀리 회전 속도 수신부(13), 회전 속도 변화율 연산부(21), 극대점 및 극소점 연산부(23), 및 슬립 발생 판정부(27)를 포함한다.

상기 1차측 풀리 회전 속도수신부(11) 및 2차측 풀리 회전 속도 수신부(13)는 1차측 풀리와 2차측 풀리의 회전 속도를 감지하기 위한 각각의 회전 속도 센서(미도시됨)로부터 공급되는 각각의 회전 속도를 수신하도록 구비된다.

그리고, 상기 각각의 1차측 풀리 회전속도 수신부(11)의 1차측 풀리 회전 속도 및 2차측 풀리 회전 속도 수신부(13)의 2차측 풀리 회전 속도는 회전 속도 변화율 연산부(21)로 제공된다.

상기 회전 속도 변화율 연산부(21)는 미리 정해진 소정 주기로 소정 시간 동안 수신되는 각 풀리의 회전 속도에 대한 변화율을 연산하도록 구비되고, 상기 회전 속도 변화율은 극대점 및 극소점 연산부(23)로 제공된다.

상기 극대점 및 극소점 연산부(23)은 상기 회전 속도 변화율에 대한 변곡점을 연산하도록 구비된다. 상기 변곡점은 상기 회전 속도 변화율의 값이 포지티브에서 네거티브로 전환되는 시점과 네거티브에서 포지티브로 전환되는 시점을 의미한다.

이러한 상기 극대점 및 극소점 연산부(23)의 출력 신호는 슬립 발생 판정부(27)로 제공되고, 슬립 발생 판정부(27)는 수신된 극대점 및 극소점 연산부(23)의 출력 신호를 미리 정해진 설정 시간 모니터링할 후 모니터링 결과 극대점 및 극소점이 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬리 발생으로 판정하도록 구비된다.

즉, 슬립 발생 시 벨트의 응력 변화에 따라 토크 진동이 발생하게 되고, 이때 급격하게 풀리의 회전 속도 변화율이 가변되며, 가변된 회전 속도 변화율에 대한 극대점 및 극소점이 반복하여 발생하는 경우 슬립 발생으로 판정한다. 슬립 발생 초기에 슬립 발생을 정확하게 판정할 수 있게 된다.

이하에서는, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 각 풀리의 회전속도 변화율을 기반으로 슬립 발생을 초기에 판정하는 무단 변속기의 슬립 감지 방법의 제어 흐름을 도 4를 참조하여 설명한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 2 도시된 구성은 해당 참조 번호를 언급하여 설명하겠다.

우선, 변속 제어 유닛(3)은 단계(101)를 통해 외부로부터 공급되는 변속 요구 신호에 대응되는 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 회전 반경(Rp)(Rs)를 설정하고 유압 제어를 통해 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 이동 쉬브를 이동시킨다.

그리고, 상기 변속 제어 유닛(3)은 단계(103)를 통해 엔진 측의 구동력을 전달받아 회전하는 1차측 풀리의 회전력을 벨트를 통해 2차측 풀리로 전하고, 벨트의 구동력은 변속되어 바퀴로 전달된다.

이때 상기 변속 제어 유닛(3)는 1차측 풀리 회전 속도 센서 및 2차측 풀리 회전 속도 센서로부터 공급되는 각 풀리의 회전 속도들을 미리 정해진 소정 주기로 소정 시간 동안 수신하고(단계 105), 이어 각 수신된 회전 속도들에 대한 회전 속도에 대한 변화율을 연산한다(단계 107).

그리고, 상기 변속 제어 유닛(3)은 단계(109)를 통해 연산된 회전 속도 변화율에 대해 변곡점(극대점 및 극소점)을 연산하고 이어 단계(111)로 진행한다.

상기 변속 제어 유닛(3)은 상기 단계(111)에서 연산된 변곡점을 미리 정해진 설정 시간 동안 모니터링하고 모니터링결과 변곡점이 설정 시간 동안 반복되는 지를 판단한다.

이어 단계(111)에서 변곡점이 설정 시간 동안 반복되는 경우 상기 변속 제어 유닛(3)은 단계(113)를 통해 슬립이 발생한 것으로 판정한 후 단계(115)를 통해 슬립 제어 모드를 실행한다.

본 발명에 따르면, 슬립 발생 시 벨트의 응력 변화에 따른 토크 진동이 발생하고 발생된 벨트의 토크 진동에 따라 급변하는 풀리의 회전 속도 변화율을 연산하고, 이러한 각 풀리의 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점을 연산하며, 수신된 극대점과 극소점을 모니터링한 결과 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬립 발생으로 판정한 후 슬립 제어 모드를 실행함에 따라 슬립 발생 초기에 슬립 발생 여부를 판정할 수 있어 슬립 발생 판정 시간을 최소로 단축할 수 있고 그에 따른 변속 쇼크를 근본적으로 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

슬립 발생 시 벨트의 응력 변화에 따른 토크 진동이 발생하고 발생된 벨트의 토크 진동에 따라 급변하는 풀리의 회전 속도 변화율을 연산하고, 이러한 각 풀리의 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점을 연산하며, 수신된 극대점과 극소점을 모니터링한 결과 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬립 발생으로 판정한 후 슬립 제어 모드를 실행함에 따라 슬립 발생 초기에 슬립 발생 여부를 판정할 수 있어 슬립 발생 판정 시간을 최소로 단축할 수 있고 그에 따른 변속 쇼크를 근본적으로 방지할 수 무단 변속기의 슬립 감지 시스템 및 방법에 대한 효율면에서 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 차량의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.

1 : 벨트풀리
3 : 변속 제어 유닛
11 : 1차측 풀리 회전속도 수신부
13 : 2차측 풀리 회전 속도 수신부
21 : 회전 속도 변화율 연산부
23 : 극대점 및 극소점 연산부
27 : 슬립 발생 판정부

Claims (3)

1. 엔진측에 연결된 구동축 상에 설치된 1차측 풀리에 일측이 감겨지고, 종동축 상에 설치된 2차측 풀리에 반대쪽이 감겨져 설치되고 각각의 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 소정 위치에 각각 회전수를 측정하여 전송하는 벨트 풀리;
   외부로부터 공급되는 차속 및 엔진 회전수에 따라 기어 변속비를 결정하고 결정된 변속비에 따라 상기 상기 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 회전 반경을 유압 제어를 통해 설정하는 변속 제어 유닛; 및
   상기 1차측 풀리와 2차측 풀리의 회전 속도를 각각 감지하여 상기 변속 제어 유닛으로 전송하는 1차측 풀리 회전속도 센서 및 2차측 풀리 회전 속도 센서를 포함하되,
   상기 변속 제어 유닛은,
   상기 1차측 풀리 회전 속도 센서 및 2차측 풀리 회전 속도 센서로부터 공급되는 각 풀리 회전 속도 변화율을 기반으로 슬립 발생을 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 슬립 감지 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 변속 제어 유닛은,
   미리 정해진 소정 주기로 소정 시간 동안 수신된 상기 1차측 풀리 회전 속도 센서의 1차측 풀리 회전 속도에 대한 회전 속도 변화율을 연산하고,
   연산된 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점을 연산하며,
   상기 회전 속도 변화율에 대한 극대점 및 극소점을 미리 정해진 설정 시간 동안 모니터링하여 반복적으로 극대점 및 극소점이 발생하는 경우 슬립 발생으로 판정한 후 슬립 제어 모드를 실행하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 슬립 감지 시스템.
3. 변속 제어 유닛에서 1차측 풀리 및 2차측 풀리의 회전 속도를 미리 정해진 소정 주기로 소정 시간 동안 수신하는 단계;
   상기 수신된 1차측 풀리와 2차축 풀리의 회전 속도에 대한 회전 속도 변화율을 연산하는 단계;
   상기 회전 속도 변화율을 미리 정해진 설정 시간 동안 모니터링하는 단계; 및
   상기 모니터링 결과 회전 속도 변화율에 대한 극대점과 극소점이 미리 정해진 설정 시간 동안 반복되는 경우 슬립 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 슬립 감지 방법.
   
   

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