KR100496360B1 - 자동 변속기용 변속 제어 장치 - Google Patents

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KR100496360B1
KR100496360B1 KR10-2001-0057221A KR20010057221A KR100496360B1 KR 100496360 B1 KR100496360 B1 KR 100496360B1 KR 20010057221 A KR20010057221 A KR 20010057221A KR 100496360 B1 KR100496360 B1 KR 100496360B1
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사이또유우지
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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

원웨이 클러치가 관련된 기어 속력으로부터 다른 기어 속력으로의 기어 변속에서, 관성 상태 제어 시간이 설정된 시간 길이보다 짧거나 관성 상태 종료 검출 시점의 유효 기어비가 변속 전 기어비와 변속 후 기어비 사이의 범위를 벗어나는 경우, 변속기 제어 시스템은 점진적인 속도(ΔPC1)에서 유압의 증가에 의한 변속 충격을 방지하기 위해 관성 상태의 종료 후 더 긴 시간(TMC1) 동안에 작동 유체 압력을 시간 관리 모드로 제어한다.

Description

자동 변속기용 변속 제어 장치{SHIFT CONTROL APPARATUS FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 자동 변속기용 변속 제어 장치, 특히, 원웨이 클러치가 토크 전달에 있어서 반력 수용 요소(reaction receiving element)로서 관계되는 원웨이 클러치(one-way clutch) 관련 기어 속력으로부터 다른 기어 속력으로의 변속 작동을 제어하기 위한 변속 제어 장치에 관한 것이다.
자동 변속기는 클러치 및 브레이크와 같은 선택적으로 유압 작동(결합)되는 마찰 결합 요소에 의해 기어 트레인 내의 토크 전달 경로(기어 속력)를 결정하고 결합된 마찰 결합 요소를 절환함으로써 다른 기어 속력으로 기어 변환하도록 구성된다. 자동 변속기는 엔진으로부터의 입력 회전을 수용하고, 선택된 기어 속력에 대응하는 기어비로 출력 회전을 전달한다.
일반적으로, 원웨이 클러치는 업시프트(upshift) 시의 변속 충격을 방지하기위해, 그리고 특히 낮은 기어 속력에서 엔진 브레이크에 의해 발생하는 감속 느낌을 제거하기 위해 특정 기어 속력에서 사용된다.
전술한 특정 기어 속력(이하에서 원웨이 클러치 관련 기어 속력이라함)에서, 원웨이 클러치는 토크 전달에서 반력 수용 요소로서 관련된다. 원웨이 클러치 기어 속력으로부터 보다 높은 기어 속력으로의 업시프트는 하나의 마찰 변속 결합 요소의 상태를 비결합 상태에서 결합 상태로 변경함으로써만 달성될 수 있다. 이러한 업시프트에서, 원웨이 클러치는 프리휠링(freewheeling)하여 변속 충격을 방지하는 것을 돕는다.
원웨이 클러치 기어 속력에서의 구동 주행으로부터 가속기 페달의 해제에 의한 관성(coasting) 주행으로 이행시, 원웨이 클러치는 프리휠링에 의해 엔진 브레이크를 불가능하게 함으로써, 낮은 기어 속력에서의 엔진 브레이크로 인한 감속의 불쾌한 느낌을 방지한다.
그러나, 원웨이 클러치의 프리휠링을 포함하는 원웨이 클러치 변속(또는 프리휠 변속)에서는 이하의 문제점들이 발견되어 왔다.
도6에 도시된 예에서, 스로틀 개방(도)(TVO)은 운전자의 가속기 페달 답입에 따라 시간(시계열(time series)의 방식으로)에 따라 변화한다. 따라서, 변속 제어 시스템은 스로틀 개방(TVO)이 증가하기 시작하는 시점(t1)에 2단 기어 속력으로부터 1단 기어 속력으로의 변속을 위한 2-1 다운시프트(downshift) 명령을 발생시킨다. 그 직후, 스로틀 개방이 감소하기 시작하는 시점(t2)에, 변속 제어 시스템은 1단 기어 속력(원웨이 클러치 기어 속력)으로부터 3단 기어 속력(비 원웨이 클러치 기어 속력)으로 변속하기 위한 1-3 업시프트 명령을 발생시킨다. 그러나, 변속 제어 시스템은 2-1 다운시프트가 완료될 때까지 1-3 업시프트를 억제하고, 2-1 다운시프트가 종료되는 시점(t3)에 1-3 업시프트가 시작되도록 한다.
도6에 도시된 시점(t1) 직전의 시간(a) 동안, 관련된 회전 부재의 회전 속력은 제2 선택 브레이크(본 발명의 실시예에 설명된 2-4 속력 브레이크 2-4/B)의 결합에 의해 영(zero)으로 유지된다. 변속기는 변속기 출력 속력(No)이 도7a의 속력 다이어그램에 도시된 바와 같은 터빈 속력(Nt)(즉, 변속기 입력 속력)에 의해 결정되는 제2 속력의 상태에 있다. 유효 기어비(i)(즉, 변속기 입력-출력 회전 속력비 Nt/No)가 도6에 도시된 바와 같은 제2 기어비로 유지된다. 이 시간 동안, 1단 속력에서의 반력 수용 요소로서 기능하는 원웨이 클러치(본 발명의 실시예에서의 저속 원웨이 클러치(L/OWC))는 다이어그램으로부터 명백한 바와 같이 토크 전달에 관여하지 않는다.
도6에 도시된 시점(t1) 직후의 시간(b) 동안에, 2-4 속력 브레이크(2-4/B)는 결합 해제되고 터빈 속력(Nt)(변속기 입력 속력)은 가속기 페달의 답입(스로틀 개방(TVO)의 증가)에 응답하여 도7b에 화살표(α)로 도시된 바와 같이 증가하며, 유효 기어비(i)(Nt/No)는 도6에 도시된 바와 같이 제2 기어비로부터 제1 기어비로 증가된다.
만약 가속기 페달이 내려간 상태로 유지된다면, 터빈 속력(Nt)(변속기 입력 속력)은 도7b의 속력 다이어그램에 2점쇄선으로 도시된 바와 같이 저속 원웨이 클러치(L/OWC)가 엔진의 회전 방향과 반대 방향의 관련 회전 부재의 역회전을 방지하기 위해 반력 수용 요소로서 작용할 때까지, 더욱 증가할 것이며, 이로 인해 2-1 변속은 제1 기어비 달성을 완료할 것이다.
그러나, 도6의 예에서, 가속기 페달은 해제되고 따라서 스로틀 개방(TVO)은 시간(b)에 이은 시간(c)동안 감소되어서, 터빈 속력(Nt)(변속기 입력 속력)은 도7c의 속력 다이어그램에 화살표(β)로 도시된 바와 같이 감소된다. 따라서, 저속 원웨이 클러치(L/OWC)는 화살표(γ)로 도시된 바와 같이 결합을 달성할 수 없게 되고, 관련 회전 부재의 회전 속력을 감소시킬 수 없게 된다. 따라서, 변속기는 2-1 다운시프트를 완료할 수 없게 되고, 따라서 유효 기어비(i)(=Nt/No)는 도6에 도시된 바와 같이 제1 기어비와 반대 방향으로 제3 기어비를 향해 감소된다.
터빈 속력(Nt)이 도7d의 속력 다이어그램에 실선으로 도시된 바와 같이 더욱 감소할 때, 유효 기어비(i)(=Nt/No)는 변속기 출력 속력(No)(차량 속력)과 관련하여 도6의 시간(d)에 빗금으로 도시된 바와 같이 제3 기어비 아래로 그리고 심지어 제4 기어비 근방으로 감소된다.
변속기 출력 속력(No)(차량 속력)이 저속일 때, 변속기가 도7d의 속력 다이어그램의 2점쇄선으로 도시된 상태가 되기 때문에 유효 기어비(i)(Nt/No)는 제3 기어비 아래로 감소하지 않고, 출력축 속력(No)은 도7d에 1점쇄선으로 도시된 (1의 기어비를 가지는) 3단 속력 상태의 수준보다 저속이 되지 않는다.
2-1 다운시프트가 전술한 바와 같이 완료될 수 없을 때, 변속 제어 시스템은 도6에 도시된 2-1 다운시프트 명령의 시점(t1) 후에 소정 시간이 경과한 시점(t3)에, 변속 제어가 오랜 시간 동안 계속되는 것을 방지하기 위해 2-1 다운시프트의 제어를 강제적으로 종료한다. 동시에, 변속 제어 시스템은 시점(t2)에 부과된 재변속 억제를 취소함으로써 1-3 업시프트를 허용하고, 1-3 업시프트 작동을 시작한다.
유효 기어비(i)(Nt/No)가 도6에 빗금으로 도시된 바와 같이 제3 기어비 아래로 감소되기 때문에, 변속 제어 시스템은 1-3 변속의 관성 상태(inertia phase)가 종료했다고 판단하고, 그 직후에 1-3 변속이 시점(t3)에 시작된다. 그러므로, 입력 토크의 변화와 같은 작동 조건의 변화에도 불구하고 결합 후에 마찰 결합 요소의 미끄러짐을 방지하기 위해, 또는 필요에 따라 다음 변속이 시작되도록 가능한 빨리 1-3 변속 제어를 종료시키기 위해, 변속 제어 시스템은 시점(t3) 이후의 짧은 시간(e) 동안 급격하게 1-3 변속을 위한 마찰 결합 요소(본 발명의 실시예에 설명된 고속 클러치(H/C))를 결합하여, 유효 기어비(i)(Nt/No)를 도6에 도시된 바와 같은 제3 기어비로 변화시킨다. 그후에, 작동 상태가, 화살표(δ)로 도시된 바와 같이, 도7d에 실선으로 도시된 상태로부터 1점쇄선의 상태로 갑자기 변함으로써, 큰 변속 충격이 발생한다.
이러한 이유로부터, 원웨이 클러치 기어 속력으로부터 다른 기어 속력으로의 이와 같은 재변속 제어에서 바람직하지 않은 변속 충격이 야기된다. 변속 충격은 또한 원웨이 클러치 기어 속력으로부터 다른 기어 속력으로의 명령이 수동 변속 작동에 의하여 발생할 때 야기되는데, 예컨대 원웨이 클러치가 프리휠되고 그로 인하여 고속 차량 속력에서 가속기 페달의 해제에도 불구하고 엔진 브레이크를 방지하는 반면에, 엔진 속력은 가속기 페달의 해제에 의해 감소되고, 그러므로, 유효 기어비는 변속 후 기어비의 더 고속의 측의 값을 유지한다.
본 발명의 목적은 원웨이 클러치 변속에서의 변속 충격을 방지하기 위한 자동 변속기용 변속 제어 장치 또는 공정을 제공하는 것이다. 또다른 목적은 유효 기어비 또는 변속 작동의 시작으로부터 관성 상태의 종료까지의 시간 등의 원웨이 클러치 변속의 조건을 모니터링함으로써 변속 충격을 방지하는 것이다.
본 발명에 따라, 자동 변속기용 변속 제어 장치는 원웨이 클러치가 토크 변속기를 위한 반력 수용 요소로서 관련되는 제1 기어비로부터 제2 기어비로의 원웨이 클러치 변속 작동을 정상 모드에서 정상적으로 제어하고, 만약 특별한 조건이 검출된다면 제1 기어비로부터 제2 기어비로의 원웨이 클러치 변속 작동을 시간 관리 모드로 제어하도록 구성된 변속 제어기를 포함한다.
본 발명의 또다른 목적 및 특성은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 이해될 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변속 제어 시스템을 도시한다.
운전자의 가속기 페달의 답입에 따라서, 스로틀 밸브는 그 개방을 변화시키고, 엔진(1)의 출력을 조절한다. 엔진(1)의 출력 회전은 토크 변환기(3)를 통해서 자동 변속기(2)의 입력축(4)으로 전달된다.
자동 변속기(2)에서, 전방 및 후방 유성 기어 세트(6, 7)가 단부끼리 배열된 입력 및 출력축(4, 5) 상에 장착된다. 전방 유성 기어 세트(6)는 엔진(1)에 보다 근접한 전방 측에 위치된다. 전방 및 후방 유성 기어 세트(6, 7)는 자동 변속기(2)의 유성 속력 변화 기구의 주요 요소이다.
전방 유성 기어 세트(6)는 전방 선 기어(sun gear)(SF), 전방 링 기어(RF), 전방 선 및 링 기어와 결합된 전방 피니언(PF), 및 전방 피니언(PF)을 회전 가능하게 지지하는 전방 유성 캐리어(CF)를 포함하는 단순 유성 기어 세트이다. 후방 유성 기어 세트(7) 또한 후방 선 기어(SR), 후방 링 기어(RR), 후방 선 및 링 기어와 결합된 후방 피니언(PR), 및 후방 피니언(PR)을 회전 가능하게 지지하는 후방 유성 캐리어(CR)를 포함하는 단순 유성 기어 세트이다.
유성 기어 트레인에서의 구동 경로(또는 속력)를 결정하기 위한 마찰 요소(또는 장치)로서, 저속 클러치(L/C), 2-4 속력 브레이크(2-4/B), 고속 클러치(H/C), 저속 후진 브레이크(LR/B), 저속 원웨이 클러치(L/OWC), 및 후진 클러치(R/C)가 있다.
후진 클러치(R/C)는 전방 선 기어(SF)와 입력축(4)을 선택적으로 연결하기 위해 전방 선 기어(SF)와 입력축(4) 사이에 연결된다. 2-4 속력 브레이크(2-4/B)는 전방 선 기어(SF)와 전방 선 기어(SF)를 선택적으로 유지하기 위한 케이싱 사이에 배치된다. 고속 클러치(H/C)는 전방 유성 캐리어(CF)와 입력축(4) 사이에 그들 사이의 선택적인 연결을 위해 연결된다. 저속 원웨이 클러치(L/OWC)는 전방 유성 캐리어(CF)와 전방 유성 캐리어(CF)의 엔진의 회전 방향에 반대 방향의 역회전을 방지하기 위한 케이싱 사이에 배치된다. 저속 후진 브레이크(LR/B)는 전방 유성 캐리어(CF)를 선택적으로 유지하기 위해 배열된다. 저속 클러치(L/C)는 전방 유성 캐리어(CF)와 후방 피니언(PR) 사이에 그들 사이의 선택적인 연결을 위해 연결된다. 출력축(5)은 서로 연결된 전방 링 기어(RF)와 후방 유성 캐리어(CR)에 연결된다. 후방 선 기어(SR)는 입력축(4)에 연결된다.
이와 같이 구성된 유성 기어 트레인은 제1 전진 속력(1단), 제2 전진 속력(2단), 제3 전진 속력(3단), 제4 전진 속력(4단) 및 역회전 속력(후진)을 도2의 실선 원으로 도시된 5 개의 마찰 요소(R/C, H/C, L/C, LR/B, 및 2-4/B)의 선택적인 유압 작용(결합), 및 실선 원으로 도시된 저속 원웨이 클러치(L/OWC)의 자기 결합(self engagement)에 의해 제공할 수 있다.
제1 전진 속력(1단)에서, 저속 클러치(L/C)는 결합되고, 저속 원웨이 클러치(L/OWC)는 토크 변속기용 반력 수용 요소로서의 기능을 하여, 제1 전진 속력(1단)은 본 예에서 원웨이 클러치 (관련) 속력이다. 원웨이 클러치 기어 속력(1단)으로부터 비 원웨이 클러치 기어 속력(2단 또는 3단)으로 업시프트하는 경우에, 대응 마찰 결합 요소(제2 속력으로 업시프트의 경우의 2-4 속력 브레이크(2-4/B), 또는 제3 속력으로의 업시프트 경우의 고속 클러치(H/C))가 단지 비결합에서 결합으로 상태가 변화함으로써 변속은 원웨이 클러치의 자유 이동을 통해 달성될 수 있다. 이것은 변속 충격의 방지를 용이하게 한다.
제1 전진 속력(즉, 원웨이 클러치 기어 속력)에서 작동하는 동안 가속기 페달이 해제되고, 그로 인해 관성 주행이 시작될 때, 저속 원웨이 클러치(L/OWC)는 프리휠링에 의해 엔진 브레이크가 작동하지 못하게 하고 그로 인해 저속 기어 속력에서 가속기 페달의 해제로 인해 야기되는 불쾌한 감속 느낌을 방지할 수 있다. 제1 전진 속력에서 운전하는 동안 엔진 브레이크가 요구될 때, 본 제어 시스템은 도2에 점선으로 도시된 바와 같은 저속 후진 브레이크(LR/B)의 유압 작용(또는 결합)에 의해 엔진 브레이킹을 달성할 수 있고, 그로 인해 저속 원웨이 클러치(L/OWC)가 프리휠을 할 수 없게 한다.
제어 밸브 본체(8)는 변속 제어 마찰 요소(L/C, 2-4/B, H/C, LR/B, 및 R/C)의 도2에 도시된 결합 논리를 달성하기 위한 유압 제어 회로를 포함한다. 압력 조절 밸브 및 수동 밸브(도시 안됨)에 추가로, 제어 밸브 본체(8)는 라인압(line pressure) 솔레노이드(9), 저속 클러치 솔레노이드(10), 2-4 속력 브레이크 솔레노이드(11), 고속 클러치 솔레노이드(12) 및 저속 후진 브레이크 솔레노이드(13)를 포함한다.
라인압 솔레노이드(9)는 솔레노이드 압력을 온(ON) 상태에서 압력 조절 밸브로 적용함으로써 라인압을 높은 수준으로 변화시키고, 라인압을 오프(OFF) 상태에서 낮은 수준으로 변화시키도록 배열된다. 변속 제어 시스템은 높은 수준과 낮은 수준 사이에서 절환되는 라인압을 모든 변속 제어 작동을 위한 압력원 또는 주 압력으로서 사용한다. 수동 밸브는 전진 구동 범위 위치(D), 후진 범위 위치(R)와 주차 및 정지 범위 위치(P, N) 중에서 운전자에 의해 작동된다.
D 범위에서, 수동 밸브는 전술된 라인압을 D 범위 압력으로서 저속 클러치 솔레노이드(10), 2-4 속력 브레이크 솔레노이드(11), 고속 클러치 솔레노이드(12), 및 저속 후진 브레이크 솔레노이드(13)로 공급한다. 각각의 솔레노이드(10 내지 13)는 저속 클러치(L/C), 2-4 속력 브레이크(2-4/B), 고속 클러치(H/C) 및 저속 후진 브레이크(LR/B) 중 대응되는 하나로 향하는 라인압을 전술된 D 범위 압력으로부터의 임무 제어에 의해 발생된 솔레노이드 압력에 따라 감소시킨다. 따라서, 솔레노이드(10 내지 13)는 이러한 마찰 결합 요소들의 작동 유체 압력을 개별적으로 조절할 수 있고, 변속 제어 시스템은 솔레노이드(10 내지 13)의 임무 제어에 의해 제1 기어로부터 제4 기어까지의 도2에 도시된 결합 논리를 달성할 수 있다.
R 범위에서, 수동 밸브는 R 범위 압력으로서 전술된 라인압을 출력하고, 이 압력을 후진 클러치(R/C) 및 저속 후진 브레이크(LR/B)로 결합을 위해 공급한다. 따라서, 후진 구동의 결합 논리가 달성된다.
P 및 N 범위에서, 수동 밸브는 모든 마찰 요소들을 결합 해제함으로써, 라인압을 회로의 어디에도 공급하지 않는 상태에 있게 되고 자동 변속기를 중립 상태에 놓는다.
변속기 제어기(14)는 (고압 수준과 저압 수준 사이에서 라인압을 절환하는) 온/오프 제어 모드(8)에서 라인압 솔레노이드(9)를 제어하고, 저속 클러치 솔레노이드(10), 2-4 속력 브레이크 솔레노이드(11), 고속 클러치 솔레노이드(12) 및 저속 후진 브레이크 솔레노이드(13)를 이하의 입력 장치로부터 공급되는 입력 정보에 따라 임무 제어 모드에서 제어한다.
스로틀 개방 센서(15)는 엔진(1)의 스로틀 개방(도)(TVO)을 감지한다. 터빈 회전 센서(또는 입력 회전 센서)(16)는 토크 변환기(3)의 출력 속력(즉, 변속기 입력 속력)인 터빈 속력(Nt)을 감지한다. 출력 회전 센서(17)는 자동 변속기(2)의 출력축(5)의 속력(No)을 감지한다. 억제 스위치(18)는 선택된 범위를 감지한다.
제어 프로그램(도시 안됨)을 실행함으로써, 변속기 제어기(14)는 소정 제어 맵으로부터 스로틀 개방(도)(TVO) 및 변속기 출력 속력(No)(즉, 차량 속력)에 따라 현재 구동 조건을 위한 바람직한 속력을 회복한다. 그후, 제어기(14)는 현재 선택된 실제 속력이 바람직한 속력과 일치하는지 여부를 확인한다. 만약 그렇지 않다면, 제어기(14)는 솔레노이드(10 내지 13)의 임무 제어 하에서 작동 유체 압력을 변화시켜 도2의 결합 논리에 따라 마찰 요소의 결합 상태 및 비결합 상태를 절환함으로써 실제 속력으로부터 바람직한 속력으로의 기어 변속에 영향을 실행하는 변속 명령을 발생시킨다.
이하의 기술은 본 발명에 따른 원웨이 클러치(관련) 기어 속력으로부터 다른 기어 속력으로의 변속 제어에서 관성 상태의 종료 후의 과정에 대해 다룬다. 본 예에서, 1-3 변속은 도6의 시점(t3) 이후에 실행된다. 공정은 도3에 도시된다.
관성 상태의 종료 후의 공정을 위한 도3에 도시된 제어 프로그램은 타이머 인터럽트에 의해 미리 설정된 시간(ΔT)의 규칙적인 시간에서 반복적으로 수행된다.
먼저, 단계21에서, 제어기(14)는 관성 상태가 진행 중에 있는지 확인한다. 관성 상태은 유효 기어비(i)(변속기 입력 속력과 변속기 출력 속력 사이의 입력 대 출력 속력비(Nt/No)로서 표현됨)가 변속 전 기어비(1단)로부터 변속 후 기어비(3단)로 변화하는 동안의 단계이다.
만약 관성 상태가 진행 중이라는 결정(단계21의 예)이 나면, 타이머(TMINA)는 단계22에서의 소정 시간(ΔT)만큼 증가된다. 만약, 관성 상태가 진행 중이 아니라는 결정(단계21의 아니오)이 나면, 단계22는 건너뛰게 된다. 따라서, 관성 상태 시간(TMINA이라함)이 측정된다.
단계23에서, 제어기(14)는 관성 상태가 종료되었는지 여부를 확인한다. 만약 관성 상태가 종료되지 않았다는 결정(단계23의 아니오)이 나면, 제어는 즉각적으로 종결된다. 만약 관성 상태가 종료되었다는 결정(단계23의 예)이 나면, 루틴은 다음 단계24로 진행한다.
단계24에서, 제어기(14)는 관성 상태 시간(TMINA)이 특정 조건의 발생을 판단하기 위한 소정 시간(TA)보다 짧은 지 여부가 확인되거나, 또는 유효 기어비(i)(Nt/No와 동일)가 변속 전 기어비(제1 기어)와 변속 후 기어비(제3 기어) 사이의 범위(i>1단 기어비 또는 i<3단 기어비)를 벗어났는지 여부가 확인된다.
만약 관성 상태 시간(TMINA)이 소정 시간(TA)보다 같거나 크고, 유효 기어비(i)(Nt/No)가 변속 전 기어비와 변속 후 기어비 사이의 범위에 있다면, 단계24의 대답은 부정(NO)이 되고, 바람직하지 않은 변속 충격의 실질적인 가능성이 없다는 가정 하에 루틴은 단계25(정상 상태 제어 모드)로 진행한다.
단계25는 관성 상태 후 고속 클러치 압력 구배(또는 비)(ΔPC)를 정상 상태 구배(ΔPCO)로 설정하고, 관성 상태 후 고속 클러치 압력 제어 시간(TMC)을 정상 상태 시간(TMCO)(TMC=TMCO)으로 설정함으로써 고속 클러치(H/C)가 정상 제어 모드의 1-3 변속에 결합되도록 유압(고속 클러치 압력(PC))을 제어하는 단계이다. 관성 상태 후 고속 클러치 압력 구배(ΔPC)는 1단 기어로부터 3단 기어로의 1-3 변속 작동에 결합되는 고속 클러치(H/C)의 작동 유체 압력(PC)의 증가비이다. 관성 상태 후 고속 클러치 압력 제어 시간(TMC)은 작동 유체 압력이 관성 상태 후 고속 클러치 압력 구배(ΔPC)에서 증가하는 동안의 시간이다.
만약 관성 상태 시간(TMINA)이 소정 시간(TA)보다 작거나, 또는 유효 기어비(i)(Nt/No)가 변속 전 기어비(제1 기어)와 변속 후 기어비(제3 기어)의 사이의 범위를 벗어난다면, 바람직하지 않은 변속 충격을 야기할 수 있는 특정 조건이 있고, 특정 조건 신호(단계24의 예)에 대한 응답으로 루틴은 단계24로부터 단계26으로 진행한다.
단계26(특정 또는 비정상 상태 제어 모드)에서, 제어기(14)는 시간 관리 제어 모드에서 관성 상태 후 고속 클러치 압력 구배(비)(ΔPC)를 특정 상태 구배(ΔPC1)로 설정하고 관성 상태 후 고속 클러치 압력 제어 시간(TMC)을 특정 상태 시간(TMC1)으로 설정함으로써 고속 클러치(H/C)에 대한 고속 클러치 압력(PC)을 제어하는 것을 준비한다. 특정 상태 구배(ΔPC1)는 정상 상태 구배(ΔPC0)보다 더 점진적이고 특정 상태 시간(TMC1)은 정상 상태 시간(TMC0)보다 더 길다.
단계27에서, 고속 클러치 압력(PC)은 관성 상태 후 고속 클러치 압력 구배(ΔPC)(단계25의 ΔPC0 또는 단계26의 ΔPC1과 동일하게 설정됨)에서 증가되고, 타이머(TMCONT)는 소정 시간(ΔT)만큼 증가된다. 상기 타이머(TMCONT)는 관성 상태가 종료되었다고 판단되는 시점으로부터 경과된 시간(이후에는 관성 상태 후 경과 시간(TMCONT)으로 부름)을 측정한다.
단계28에서, 제어기(14)는 관성 상태 후 경과 시간(TMCONT)이 관성 상태 후 고속 클러치 압력 제어 시간(TMC)(단계25의 TMC0 또는 단계26의 TMC1로 설정)에 도달했는지 여부를 확인한다. 관성 상태 후 제어는 계속되고 고속 클러치 압력(PC)은 관성 상태 후 고속 클러치 압력 구배(ΔPC)(단계25의 ΔPC0 또는 단계26의 ΔPC1)에서 TMCONT가 TMC와 같거나 그 이상이 될 때까지 증가된다. TMCONT가 TMC와 같거나 그 이상이 될 때(TMCONT≥TMC), 루틴은 단계29로 진행한다. 단계29에서 제어기(14)는 변속 제어가 종료되었고 고속 클러치 압력(PC)을 전술된 압력원의 라인압과 동일한 최대 수준으로 급격하게 증가시킨다고 결정한다.
입력 토크와 같은 상태의 변화에 의해 결합 후의 마찰 결합 요소의 미끄러짐을 방지하기 위해, 또는 가능한 빨리 1-3 변속 제어를 종료시키고 요구되는 다음 변속을 시작하기 위해, 정상 상태 시간(TMC0)은 더 짧게 설정되고, 정상 상태 구배(ΔPC0)는 더 급격하게 설정된다. 그러한 설정은 관성 상태가 구배(ΔPC0)에 의한 제어 전에 올바르게 종료되기 때문에, 변속 충격에 영향을 주지 않는다. 또한, 관성 상태 시간(TMINA)이 유효 기어비(i)를 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로 점진적으로 변화시키고 바람직하지 않은 변속 충격을 방지하기에 충분히 길다.
한편으로, 만약, 관성 상태 시간(TMINA)이 소정 시간(TA)보다 작거나, 유효 기어비(i)(Nt/No)가 변속 전 기어비(1단)와 변속 후 기어비(3단) 사이의 범위를 벗어난다면, 다시 말해서, 변속 충격의 가능성이 있다면, 이 변속 제어 시스템은 정상 제어 모드 대신에 시간 관리 모드(또는 특정 상태 제어 모드)에서 고속 클러치 압력을 제어해서, 정상 모드에서의 고속 클러치 압력(PC)의 급격한 증가를 방지한다. 제어기(14)에 의해 검출된 유효 기어비(i)가 관성 상태 종료 검출 기어비(변속 후 기어비보다 약간 높은 비와 같게 설정됨)보다 작게 되고, 따라서 제어기(14)가 시점(t5)에서 관성 상태가 종료되었다고 판단한 후에, 제어기(14)에 의해 검출된 유효 기어비는 실제적인 유효 기어비로부터의 편차가 있을 수 있고, 또는 변속 후 기어비(3단)가 아직 도달되지 않았을 가능성이 있을 수 있음에도 불구하고, 정상 모드에서의 압력 제어는 관성 상태 종료 검출 시점(t5) 후의 도5에 점선으로 도시된 바와 같은 짧은 시간 시간(TMC0) 내의 급격한 구배(ΔPC0)에서의 고속 클러치 압력(PC)을 증가시킬 것이다. 그러므로, 유효 기어비(i)(Nt/No와 동일)는 변속 후 기어비(3단)의 더 고속측의 기어비 수치로부터 도5에 점선으로 도시된 바와 같은 관성 상태 종료 검출 시점(t5) 후의 변속 후 기어비(3단)로 갑자기 변화되어 도5에 점선으로 도시된 바와 같은 변속기 출력 토크 파형 내의 바람직하지 않은 변속 충격을 유발할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에서, 관성 상태 후 고속 클러치 압력 구배(ΔPC)는 정상 상태 구배(ΔPC0)보다 작은 특정 상태 구배(ΔPC1)로 설정되고, 관성 상태 후 고속 클러치 압력 제어 시간(TMC)은 정상 상태 시간(TMC0)보다 긴 특정 상태 시간(TMC1)으로 설정된다. 그러므로 유효 기어비(i)는 도5에 실선으로 도시된 바와 같은 관성 상태 종료 검색 시점(t5) 후의 변속 후 기어비(3단)로 점차적으로 변화한다. 따라서, 본 발명에 따른 변속 제어 시스템은 도5에 실선으로 도시된 바와 같은 변속기 출력 토크 파형에서의 바람직하지 않은 변속 충격을 방지할 수 있다.
전술된 실시예에서, 자동 변속기(2)는 마찰 결합 요소로의 작동 유체 압력을 솔레노이드(10 내지 13)로 직접 및 개별적으로 제어할 수 있는 직접 작용형 자동 변속기이다. 그러나 변속 밸브의 제어 하에서 통상의 라인압을 마찰 결합 요소로 선택적으로 제공함에 의해 변속 작동이 실행되기 때문에, 본 발명은 또한 결합 요소를 위한 작동 유체 압력을 변속 작동 동안 일시적으로 어큐뮬레이터 또는 다른 어떤 충격 흡수 장치를 통해 제어하기 위해 배열된 보통의 자동 변속기에도 적용할 수 있다.
보통의 자동 변속기는 유체 압력의 급격한 증가를 용이하게 하고, 그로 인해 변속 작동 동안 어큐뮬레이터를 구비한 마찰 결합 요소상의 유압의 과도 상태 제어로 인한 변속 충격을 방지하는 작용을 하기 위해 배열된다. 따라서, 변속 제어 시스템은 유압의 급격한 상승을 방지할 수 있고 마찰 결합 요소가 갑자기 결합된다 하더라도 변속 충격을 방지 할 수 있다.
대조적으로, 직접 작용식 자동 변속기는 어큐뮬레이터와 같은 충격 흡수 장치가 필요 없이 각각의 마찰 결합 요소에 대한 작동 유체 압력을 영(zero)과 라인압 사이에서 압력 조절 밸브로 자유롭게 제어한다. 따라서 만약 마찰 결합 요소가 갑자기 결합된다면 이 형태의 자동 변속기는 작동 유체 압력이 라인압까지 갑자기 증가함으로써 변속 충격을 발생시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명은 실시예와 같은 직접 작용식 자동 변속기에 적용될 때 현저한 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예를 참조하여 본 발명이 상기 기술되었지만, 본 발명이 상기 기술된 실시예로 한정되는 것은 아니다. 당업자는 위에서 기술된 것을 기초로 하여 상기 기술된 실시예의 개량 및 변경을 할 수 있다.
본 발명은 원웨이 클러치의 프리휠링을 포함하는 모든 기어 변속 작동 및 변속 시작시의 유효 기어비가 후 변속 기어 속력의 기어비와 같다는 조건을 만족하는 다른 모든 변속 작동에도 적용 가능하다. 본 발명의 범위는 이하의 청구항을 참조로 하여 정의된다.
본 출원은 2000년 9월18일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허 출원 제2000-282340호를 기초로 한다. 일본 특허 출원 제2000-282340호의 전체 내용을 본 명세서에서 참조한다.
원웨이 클러치 기어 속력으로부터 다른 기어 속력으로의 재변속 제어에서 야기되는 바람직하지 않은 변속 충격을 방지하기 위한 자동 변속기용 변속 제어 장치 또는 공정을 제공하고, 유효 기어비 또는 변속 작동의 시작으로부터 관성 상태의 종료까지의 시간 등의 원웨이 클러치 변속의 조건을 모니터링함으로써 변속 충격을 방지한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 변속 트레인 및 자동 변속기용 변속 제어 시스템을 도시한 개략도.
도2는 기어 속력 중 하나를 선택하기 위한 마찰 결합 요소의 결합 논리를 도시한 표.
도3은 상기 실시예에 따른 변속 제어 시스템의 변속 제어 프로그램을 도시한 플로우차트.
도4는 상기 실시예에 따른 변속 제어 시스템에 의해 실행되는 정상 제어 모드에서의 1-3 변속 작동의 타임 차트.
도5는 상기 실시예에 따른 변속 제어 시스템에 의해 실행되는 특정 상태 제어 모드에서의 1-3 변속 작동의 타임 차트.
도6은 종래 기술의 변속 제어 작동의 2-1 변속 후의 1-3 재변속의 경우를 도시한 타임 차트.
도7a 내지 도7d는 도6의 변속 제어 시스템에서의 다양한 상태를 도시한 속력 다이어그램으로서, 도7a는 도6에 도시된 시간(a) 동안의 변속 제어의 상태를 도시한 속력 다이어그램이고, 도7b는 도6에 도시된 시간(b) 동안의 변속 제어의 상태를 도시한 속력 다이어그램이고, 도7c는 도6에 도시된 시간(c) 동안의 변속 제어의 상태를 도시한 속력 다이어그램이고, 도7d는 도6에 도시된 시간(d) 동안의 변속 제어의 상태를 도시한 속력 다이어그램.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진
2 : 자동 변속기
3 : 토크 변환기
4 : 입력축
5 : 출력축
6 : 전방 유성 기어 세트
7 : 후방 유성 기어 세트
8 : 제어 밸브 본체
9 : 라인압 솔레노이드
10 : 저속 클러치 솔레노이드
11 : 2-4 속력 브레이크 솔레노이드
12 : 고속 클러치 솔레노이드
13 : 저속 후진 브레이크 솔레노이드
14 : 제어기
15 : 스로틀 개방 센서

Claims (15)

  1. 변속 제어기를 포함하는 자동 변속기용 변속 제어 장치이며,
    상기 변속 제어기는
    정상 모드에서, 원웨이 클러치가 토크 전달을 위한 반력 수용 요소로서 관련된 변속 전 기어비로부터, 변속 후 기어비로 원웨이 클러치 변속 작동을 정상적으로 제어하고,
    변속기 입력 속력과 변속기 출력 속력 사이의 유효 기어비가 변속 전 기어비와 변속 후 기어비 사이의 범위를 벗어날 때, 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로 원웨이 클러치 변속 작동을 시간 관리 모드로 제어하도록 구성되는 변속 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변속 제어기는, 유효 기어비에 의해 구별되는 관성 상태의 종료시로부터 미리 설정된 특정 상태 시간이 만료될 때까지 시간 관리 모드의 미리 설정된 특정 상태 구배(제1 변화율)로, 마찰 결합 요소가 원웨이 클러치 변속 작동에서 결합 상태 및 결합 해제 상태 중 어느 하나에서 다른 하나로 절환되도록 작동 유체 압력을 변화시키도록 구성되는 변속 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 변속 제어기는, 관성 상태의 종료시로부터 미리 설정된 정상 상태 시간이 만료될 때까지 정상 모드의 미리 설정된 정상 상태 구배(제2 변화율)로 마찰 결합 요소가 변속 작동에서 결합 상태 및 결합 해제 상태 중 어느 하나에서 다른 하나로 절환되도록 작동 유체 압력을 변화시키도록 구성되며, 특정 상태 구배(제1 변화율)는 정상 상태 구배(제2 변화율)보다 점진적인 시간에 대한 구배이고, 특정 상태 시간은 정상 상태 시간보다 더 긴 변속 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 변속 제어기는, 관성 상태의 종료가 검출된 관성 상태 종료 검출 시점으로부터 미리 설정된 특정 상태 시간이 만료될 때까지 시간 관리 모드의 미리 설정된 특정 상태 구배(제1 변화율)로 마찰 결합 요소에 대한 작동 유체 압력을 증가시키고, 또한 미리 설정된 특정 상태 시간의 만료 후에 완전 결합 압력 수준까지 정상 상태 구배(제2 변화율)보다 급격한 시간 구배로 마찰 결합 요소에 대한 작동 유체 압력을 증가시키도록 구성되는 변속 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 변속 제어기는, 관성 상태의 종료가 검출될 때까지 미리 설정된 점진적인 시간 구배로 마찰 결합 요소에 대한 작동 유체 압력을 증가시키도록 구성되고, 정상 상태 구배(제2 변화율)는 점진적인 구배보다 더 큰 변속 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 복수개의 마찰 결합 요소들을 선택적으로 결합 및 결합 해제하여 자동 변속기의 기어비들 중 하나를 선택하기 위해, 작동 유체 압력들의 고유한 값을 각각 조절하는 액츄에이터들로 구성된 액츄에이터 그룹을 더 포함하는 변속 제어 장치.
  7. 변속 제어기를 포함하는 자동 변속기용 변속 제어 장치이며,
    상기 변속 제어기는
    정상 모드에서, 원웨이 클러치가 토크 전달을 위한 반력 수용 요소로서 관련된 변속 전 기어비로부터, 변속 후 기어비로 원웨이 클러치 변속 작동을 정상적으로 제어하고,
    변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로 기어 변속의 개시로부터, 변속기 입력 속력과 변속기 출력 속력 사이의 유효 기어비에 의해 구별되는 관성 상태의 종료시까지의 시간이 소정 값보다 작은 경우, 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로의 원웨이 클러치 변속 작동을 시간 관리 모드로 제어하도록 구성되는 변속 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 변속 제어기는, 관성 상태의 종료가 검출되는 관성 상태의 종료 시점으로부터 미리 설정된 특정 상태 시간이 만료될 때까지 시간 관리 모드의 미리 설정된 특정 상태 구배(제1 변화율)로, 마찰 결합 요소가 원웨이 클러치 변속 작동에서 결합 상태 및 결합 해제 상태 중 어느 하나에서 다른 하나로 절환되도록 작동 유체 압력을 변화시키도록 구성되는 변속 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 변속 제어기는, 관성 상태의 종료 시점으로부터 미리 설정된 정상 상태 시간이 만료될 때까지 정상 모드의 미리 설정된 정상 상태 구배(제2 변화율)로 마찰 결합 요소가 원웨이 클러치 변속 작동에서 결합 상태 및 결합 해제 상태 중 어느 하나에서 다른 하나로 절환되도록 작동 유체 압력을 변화시키도록 구성되며, 특정 상태 구배(제1 변화율)는 정상 상태 구배(제2 변화율)보다 작고, 특정 상태 시간은 정상 상태 시간보다 더 긴 변속 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 변속 제어기는
    관성 상태 종료 시점으로부터 미리 설정된 특정 상태 시간이 만료될 때까지 시간 관리 모드의 미리 설정된 특정 상태 구배(제1 변화율)로 마찰 결합 요소에 대한 작동 유체 압력을 증가시키고, 또한 미리 설정된 특정 상태 시간의 만료 후에 마찰 결합 요소의 완전 결합을 위한 완전 결합 압력 수준까지 정상 상태 구배(제2 변화율)보다 급격한 구배에서 마찰 결합 요소에 대한 작동 유체 압력을 증가시키도록 구성되며,
    변속 제어기는, 관성 상태의 종료가 검출될 때까지 미리 설정된 점진적인 구배로 마찰 결합 요소에 대한 작동 유체 압력을 증가시키도록 구성되고, 정상 상태 구배(제2 변화율)는 점진적인 구배보다 더 큰 변속 제어 장치.
  11. 제7항에 있어서, 자동 변속기의 복수개의 마찰 결합 요소들을 선택적으로 결합 및 결합 해제하여 기어비들 중 하나를 선택하기 위해, 작동 유체 압력들의 고유한 압력을 각각 조절하는 액츄에이터들로 구성된 액츄에이터 그룹을 더 포함하는 변속 제어 장치.
  12. 자동 변속기와 변속 제어기를 포함하는 차량용 변속 제어 장치이며,
    상기 변속 제어기는,
    원웨이 클러치가 토크 전달을 위한 반력 수용 요소로서 관련된 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로 원웨이 클러치 기어 변속을 제어하고,
    원웨이 클러치 변속 작동에서 관성 상태에서, 바람직하지 않은 변속 충격을 야기할 수 있는 특정 조건이 검출될 때 특정 조건 신호를 발생시키고,
    특정 조건 신호가 없을 시에는 정상 모드로, 그리고 특정 조건 신호가 있을 시에는 시간 관리 모드로 원웨이 클러치 변속 작동을 제어하여 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로의 원웨이 클러치 기어 변속을 실행하는 변속 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 변속 제어기는, 변속기 입력 속력과 변속기 출력 속력 사이의 유효 기어비를 관성 상태의 종료시에 확인하고, 유효 기어비가 변속 전 기어비 및 변속 후 기어비 사이의 범위를 벗어나면 특정 조건 신호를 발생시키도록 구성되는 변속 제어 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 변속 제어기는, 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비를 향하여 유효 기어비의 변화 시점으로부터, 관성 상태의 종료시까지 관성 상태 시간을 측정하고, 관성 상태 시간이 미리 설정된 시간 길이보다 작은 경우 특정 조건 신호를 발생시키도록 구성되는 변속 제어 장치.
  15. 원웨이 클러치가 토크 전달을 위한 반력 수용 요소로서 관련된 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로의 원웨이 클러치 기어 변속에서 관성 상태를 모니터링하는 단계와,
    관성 상태의 조건이 바람직하지 않은 변속 충격을 야기할 수 있는 특정 조건 판단을 위한 미리 설정된 상태인 경우 특정 조건 신호를 발생시키는 단계와,
    특정 조건 신호가 없을 시에는 정상 모드로, 그리고 특정 조건 신호가 있을 시에는 시간 관리 모드로 원웨이 클러치 변속 작동을 제어하여 변속 전 기어비로부터 변속 후 기어비로의 원웨이 클러치 기어 변속을 실행하는 단계를
    포함하는 차량용 자동 변속기용 변속 제어 공정.
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