KR101459889B1 - 무단변속기 변속장치 및 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 눈길 또는 미끄러운길에 차량이 정차 시 운전자의 메뉴얼모드(105)에 의한 변속레버(100)의 조작과, APS 및 차속을 고려하여 부변속기(40)의 2속(고속영역)의 기어단에서 차량이 발진할 수 있도록 함으로써, 차량의 초기 발진 시 노면에 대한 휠 슬립을 방지할 수 있도록 하는 무단변속기 변속장치 및 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명은 차량이 정차되면 P-R-N-D에 이어진 메뉴얼모드(105)의 1속 기어단이나 2속 기어단에 변속레버(100)가 위치되었는지를 인식하는 변속레버인식단계와, 차량의 출발조건이 상기 1속 기어단 위치에서는 1속 기어단 변속으로 출발하고, 반면 상기 2속 기어단 위치에서는 상기 1속 기어단 변속 출발에 비해 상대적으로 고속인 2속 기어단 변속으로 출발하는 출발모드변경단계가 포함된 무단변속기 변속장치 및 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법이 제공된다.

Description

무단변속기 변속장치 및 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법{CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION AND CONTROL METHOD OF SHIFT GEARS FOR VEHICLE HAVING CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 부변속기가 구비된 무단변속기의 매뉴얼 레버조작으로 눈길 또는 미끄러운길에서 상기 부변속기의 2속(고속영역)의 기어단으로 초기 발진할 수 있도록 하는 무단변속기 변속장치 및 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법에 관한 것이다.

일반적으로 벨트식 무단변속기(CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION: CVT)는 배리에이터(VARIATIOR)의 출력축에 전진 2속의 기어단(GEAR STAGES)으로 절환 가능한 부변속기를 직렬로 접속하여 운전 조건에 따라 부변속기를 절환함으로써, 변속기에서 전체적으로 실현 가능한 변속비(GEAR RATIO)의 범위를 확대한 부변속기가 구비된 무단변속기가 알려져 있다.

통상적으로, 부변속기가 구비된 무단변속기는 토크컨버터, 1차 감속기어, 배리에이터, 부변속기 및 2차 감속기어를 포함한다.

상기 배리에이터는 상기 1차 감속기어에 의해 회전하는 구동풀리(DRIVE PULLEY)와, 상기 부변속기의 입력축과 연결된 종동풀리(DRIVEN PULLEY)를 벨트로 연결하여, 상기 구동풀리와 상기 종동풀리에 벨트가 감기는 직경을 연속적으로 가변시켜 무단변속을 행하고, 상기 부변속기는 상기 종동풀리로부터 전달되는 회전을 두 개의 유성기어세트와 브레이크/클러치를 이용하여 전진 2속의 기어단으로 변속을 실행한다.

도 1은 부변속기가 구비된 무단변속기의 일반적인 변속패턴을 나타낸다.

특히, 도 1은 상기 부변속기의 1속의(저속영역) 기어단에 의한 변속의 범위와, 2속의(고속영역) 기어단에 의한 변속의 범위 및 무단변속기의 최저 변속비와 최고 변속비의 범위를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 부변속기의 1속 기어 영역에서는 엔진의 고 RPM 영역에서 차량의 초기 발진이 이루어지고, 2속 기어 영역에서는 엔진의 저 RPM 영역에서 차량의 초기 발진이 이루어진다.

통상적으로, 차량이 발진할 때 충분한 토크를 확보하기 위하여 낮은 기어단으로 결합하여 출발이 이루어지는 바, 차량이 눈길 또는 미끄러운길에서 정차한 경우에 부변속기의 1속(저속영역) 기어단의 영역에 의해 초기 발진이 이루어질 경우, 과다한 초기 구동력이 가해져 노면에 대한 휠 슬립이 발생할 우려가 있다.

하지만, 벨트와 풀리의 요소로 구성된 일반적인 무단변속기 차량은 차량이 정차한 상태에서 2속의 기어단으로 발진이 불가능하여, 눈길 또는 미끄러운길에서 휠의 슬립(SLIP)이 발생하게 되며, 이러한 휠 슬립 발생 시 무단변속기를 보호하기 위해 엔진의 출력이 저하되어 발진성능을 더욱 악화시키는 문제점이 있다.

따라서, 무단변속기가 적용된 차량의 매뉴얼 모드에 의한 초기 발진 시의 구동력을 제한하여 눈길 또는 미끄러운길에서 안정적으로 출발이 이루어지도록 하기 위한 기술의 적용이 시급한 실정이다.

국내공개 특1997-0046485

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 눈길 또는 미끄러운길에 차량이 정차 시 운전자의 메뉴얼모드에 의한 변속레버의 조작과, APS 및 차속을 고려하여 부변속기의 2속(고속영역)의 기어단에서 차량이 발진할 수 있도록 함으로써, 차량의 초기 발진 시 노면에 대한 휠의 슬립을 방지할 수 있도록 하는 무단변속기 변속장치 및 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, P-R-N-D에 이어진 매뉴얼 모드의 1속 기어단이나 2속 기어단이 선택될 수 있고, 상기 1속 기어단의 위치는 상기 2속 기어단의 위치에 대해 동일선상으로 배열되며, 상기 1속 기어단의 위치 신호와 상기 2속 기어단의 위치신호가 각각 개별적으로 생성되는 변속레버가 포함되고, 정차 상태에서, 상기 1속 기어단의 위치 신호나 상기 2속 기어단의 위치신호를 인식해 해당 기어단으로 변속된 후 차량 출발이 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단변속기 변속장치가 제공된다.

상기 1속 기어단의 위치 신호와 상기 2속 기어단의 위치 신호는 상기 차량이 정차 후 출발시 휠 슬립을 일으킬 수 있는 도로 조건에서 고려되는 것을 특징으로 한다.

상기 해당 기어단 변속은 변속제어부를 통해 이루어지고, 상기 변속제어부는 토크컨버터에 직결된 1차 감속기와 연결되며, 풀리 가변을 통해 변속단 기어비가 조절되는 배리에이터에 연결된 전진 2속 기어단을 갖춘 부변속기에 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 부변속기는 유압으로 클러치와 브레이크 요소를 제어하고, 상기 클러치와 브레이크 요소는 유성기어와 함께 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 부변속기의 출력은 2차 감속기로 전달되고, 상기 2차 감속기의 출력은 상기 차량을 출발시키는 구동력을 발생하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 차량이 정차되면 P-R-N-D에 이어진 메뉴얼 모드의 1속 기어단이나 2속 기어단에 변속레버가 위치되었는지를 인식하는 변속레버인식단계와, 차량의 출발조건이 상기 1속 기어단 위치에서는 1속 기어단 변속으로 출발하고, 반면 상기 2속 기어단 위치에서는 상기 1속 기어단 변속 출발에 비해 상대적으로 고속인 2속 기어단 변속으로 출발하는 출발모드변경단계가 포함된 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법이 제공된다.

상기 1속 기어단의 위치 신호와 상기 2속 기어단의 위치 신호는 상기 차량이 정차 후 출발시 휠 슬립을 일으킬 수 있는 도로 조건에서 고려되는 것을 특징으로 한다.

상기 1속 기어단 변속으로 출발은 토크컨버터에 직결된 1차 감속기의 입력을 풀리 가변에 의한 변속단 기어비 조절용 배리에이터에 연결된 부변속기가 1속 기어단으로 변속되어 차량을 출발시키는 2차 감속기로 출력을 전달하고, 상기 2속 기어단 변속으로 출발은 상기 토크컨버터에 직결된 상기 1차 감속기의 입력을 풀리 가변에 의한 변속단 기어비 조절용 상기 배리에이터에 연결된 상기 부변속기가 2속 기어단으로 변속되어 차량을 출발시키는 2차 감속기로 출력을 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 출발모드변경단계는 상기 변속레버가 매뉴얼모드에 위치되면 쓰로틀밸브의 닫힘여부를 판단하는 단계와, 상기 쓰로틀밸브가 오차범위 이내로 닫혀 있는 경우, 상기 변속레버가 메뉴얼모드의 1속 기어단 또는 2속 기어단 중 어느 위치에 있는지 판단하는 단계 및 상기 변속레버가 매뉴얼모드의 2속 기어단에 위치되고, 차속을 분석하여 차량이 오차범위 이내에서 정차되어 있다고 판단되면 부변속기의 2속 기어단으로 변경하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 출발모드변경단계는 상기 부변속기의 2속의 기어단으로 차량을 발진시킨 후 상기 변속레버에 의해 매뉴얼모드의 1속 기어단으로 변경이 입력되면, 상기 쓰로틀밸브가 오차범위 이내로 닫힌 상태에서, 차량이 오차범위 이내에서 정차되어 있다고 판단될 경우, 상기 부변속기를 1속 기어단으로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따른 무단변속기 변속장치 및 변속방법에 의하면, 눈길 또는 미끄러운길에서 차량이 초기 발진하는 경우, 운전자가 변속레버를 메뉴얼모드의 2속 기어단으로 임의 조작하여, 부변속기의 2속의 기어단으로 초기 발진할 수 있도록 함으로써, 1속 기어단의 초기 발진에 의한 휠 슬립을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 무단변속기 변속장치 및 변속방법에 따르면, 부변속기의 2속 기어단에 의한 초기 발진을 통해 눈길 또는 미끄러운길을 벗어난 후에는 다시 변속레버를 메뉴얼모드의 1속 기어단으로 임의 조작하여 충분한 구동력에 의한 발진과, 가속을 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 부변속기가 구비된 무단변속기의 일반적인 변속패턴을 나타낸 선도.
도 2는 본 실시예에 따른 무단변속기 변속장치의 구성을 나타낸 개념도.
도 3은 본 실시예에 따른 무단변속기 변속방법의 1속 기어단에서 2속 기어단으로 제어하는 흐름을 나타낸 순서도.
도 4는 본 실시예에 따른 무단변속기 변속방법의 2속 기어단에서 1속 기어단으로 제어하는 흐름을 나타낸 순서도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2는 본 실시예에 따른 무단변속기 변속장치의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 무단변속기 변속장치는 차량의 운전자가 변속을 조작하기 위한 변속레버(100)와, 상기 변속레버(100)의 입력을 받아 차량의 구동에 따라 변속 기어비를 변경하는 무단변속기(200)로 구성된다.

상기 변속레버(100)는 일반적인 변속기 레버와 같이 주차모드(P; 101), 후진모드(R; 102), 중립모드(N; 103), 드라이브모드(D; 104) 및 운전자가 기어변속을 수동으로 행할 수 있도록 (-) 및 (+) 포지션을 갖는 매뉴얼 모드(105)가 포함된 부츠타입의 TGS 레버로 구성된다.

본 발명의 무단변속기 변속장치의 매뉴얼 모드(105)의 (-) 및 (+) 포지션은 전진 2속의 변속이 가능한 부변속기(40)의 동일선상으로 배열된 저속단인 1속 기어단과, 고속단인 2속 기어단으로 구성될 수 있다.

특히, 상기 변속레버는 상기 1속 기어단의 위치 신호와, 상기 2속 기어단의 위치 신호가 각각 개별적으로 생성되도록 한다.

상기 무단변속기(200)는 토크컨버터(10)와, 1차감속기어(20)와, 배리에이터(30)와, 부변속기(40) 및 2차감속기어(50)를 포함한다.

상기 무단변속기(200)는 상기 1차감속기어(20)에 의해서 회전하는 구동풀리(310)와, 상기 부변속기(40)의 입력축과 연결된 종동풀리(320) 및 상기 구동풀리(310)와 상기 종동풀리(320)에 감겨 동력을 전달하는 벨트(330)를 포함한다.

상기 무단변속기(200)는 상기 구동풀리(310)와 상기 종동풀리(320)에 상기 벨트(330)가 감기는 직경을 연속적으로 가변시켜 무단변속을 행하고, 상기 부변속기(40)는 두 개의 유성기어세트(41, 42)와, 브레이크 요소(43) 및 클러치(44)를 이용하여 2속 기어단으로 변속을 수행한다.

특히, 본 발명은 무단변속기 차량의 정차 상태에서 상기 1속 기어단의 위치 신호나, 상기 2속 기어단의 위치 신호를 인식해 해당 기어단으로 변속된 후 차량 출발이 이루어지도록 구성된다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 무단변속기 변속장치는 상기 변속레버(100)의 조작을 입력 받아 상기 부변속기(40)에 설치된 클러치(44)와 브레이크 요소(43)를 제어함으로써, 상기 부변속기(40)의 2속 기어단에서 차량의 초기 발진이 이루어질 수 있도록 하는 변속제어부(60)를 포함한다.

상기 변속제어부(60)는 상기 변속레버(100)가 메뉴얼모드(105)에 위치되는 것이 입력될 경우, 운전자의 엑셀페달 조작에 의한 쓰로틀밸브의 닫힘과, 변속레버에 의해 입력된 메뉴얼모드의 포지션 및 차량의 차속 정보에 의해 정차여부를 판단하여, 운전자에 의해 조작된 기어단으로 변경하도록 한다.

이때, 상기 1속 기어단의 위치 신호와 상기 2속 기어단의 위치 신호는 상기 차량이 정차 후 출발시 휠 슬립을 일으킬 수 있는 도로 조건에서 고려되도록 구성된다.

즉, 차량의 운전자가 눈길 또는 미끄러운길에서 정차한 경우, 원활한 초기 발진을 위해 상기 변속레버(100)의 메뉴얼모드(105)의 2속 기어단을 선택하면 쓰로틀밸브의 닫힘 여부와, 차량의 정차 여부를 판단하여, 상기 부변속기(40)의 2속 기어단으로 초기 발진이 이루어지도록 하는 스노우모드로 제어한다.

상기 쓰로틀밸브의 닫힘 여부는 P/OFF 상태에서 일정 오차를 갖는 범위로 설정되고, 상기 차량의 정차 여부는 차속이 0인 상태에서 일정 오차를 갖는 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 변속제어부(60)는 상기 쓰로틀밸브가 P/ON 상태에 있거나 일정 오차범위를 벗어나고, 차량의 차속이 상기 오차 범위를 벗어난 경우에는 차량의 현재 주행 상태에 따른 적절한 기어단으로 변경하는 일반적인 변속제어를 수행한다.

또한, 상기 변속제어부(60)는 운전자가 상기한 메뉴얼모드(105)의 2속 기어단으로 차량을 발진시켜 눈길 또는 미끄러운길을 벗어난 후 상기 변속레버(100)를 다시 메뉴얼모드(105)의 1속 기어단으로 설정하는 경우, 충분한 구동력을 낼 수 있도록 1속의 기어단으로 변경되도록 구성된다.

상기 변속레버(100)가 다시 1속 기어단에 변경된 경우, 2속 기어단으로의 변경에서 적용된 쓰로틀밸브량 닫힘 여부 및 정차 여부의 기준과 동일한 기준을 적용하여, 해당 기준을 만족하는 경우 1속 기어단으로 변경시키도록 구성된다.

상기 변속제어부는 토크컨버터에 직결된 1차 감속기와 연결되도록 구성될 수 있으며, 상기 부변속기는 유압으로 클러치와 브레이크 요소를 제어하고, 상기 클러치와 브레이크 요소는 유성기어와 함께 구성될 수 있다.

이때, 상기 부변속기의 출력은 상기 2차 감속기로 전달되고, 상기 2차 감속기의 출력은 상기 차량을 출발시키는 구동력을 발생시킨다.

상기한 무단변속기 변속장치의 제어를 위해 1속 기어단 에서 2속 기어단으로 변경하는 제어로직과, 2속 기어단에서 1속 기어단으로 변경하는 제어로직이 각각 필요하다.

이하, 본 실시예를 위한 제어로직을 통해 본 발명에 따른 무단변속기 차량의 변속방법을 설명한다.

본 발명에 따른 무단변속기 차량의 변속방법은 차량이 정차되면 P-R-N-D에 이어진 메뉴얼 모드의 1속 기어단이나 2속 기어단에 변속레버가 위치되었는지를 인식하는 변속레버인식단계와, 차량의 출발조건이 상기 1속 기어단 위치에서는 1속 기어단 변속으로 출발하고, 반면 상기 2속 기어단 위치에서는 상기 1속 기어단 변속 출발에 비해 상대적으로 고속인 2속 기어단 변속으로 출발하는 출발모드변경단계를 포함한다.

도 3은 본 실시예에 의한 무단변속기 차량의 변속방법에서 1속 기어단에서 2속 기어단으로 제어되는 흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 운전자의 변속레버(100) 조작에 의해 메뉴얼모드(105)로 조작이 입력되면, 스로틀밸브의 닫힘 여부를 판단하는 단계를 수행한다.(S31)

상기 스로틀밸브의 닫힘 여부(P/OFF or ON)는 엑셀페달작동량(APS)이 일정 오차범위가 적용된 m_apsMax_12 의 이내에 있는지를 비교하여 판단한다.

상기 스로틀밸브가 P/OFF 인 상태로 판단되면, 메뉴얼모드(105)의 변속레버(100)의 위치를 파악한다.(S32)

상기 S32 단계에서 상기 변속레버(100)가 메뉴얼모드(105)의 2속 기어단의 위치에 있음이 입력된 경우에는 차량의 차속(No)을 일정 오차범위가 적용된 m_NoMax_12 이내에 있는 지를 판단한다.(S33)

상기 S33 단계에서 차속을 비교하여 차량이 정차 상태에 있다고 판단된 경우에는 상기 부변속기의 기어단을 1속 기어단에서 2속 기어단으로 변경하고, 상기 S31~S33 단계를 만족하지 않는 경우에는 해당 차량의 주행상태에 따른 최적의 기어단으로의 변속을 진행하는 일반적인 제어가 이루어진다.(S35~37)

도 4는 본 실시예에 의한 무단변속기 변속방법에서 2속의 기어단에서 1속의 기어단으로 제어되는 흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 운전자가 메뉴얼모드의 2속의 기어단으로 차량을 발진시켜 눈길 또는 미끄러운길을 벗어난 후 다시 메뉴얼모드의 1속의 기어단으로 조작하면, 도 3에 의한 2속 기어단으로의 변속하는 제어와 동일하게 스로틀밸브의 닫힘 여부(S41)와, 메뉴얼모드(105)의 변속레버(100) 위치(S42) 및 차량의 정차 여부(S43)를 판정한다.

그리고, 상기 S41~S43 단계의 조건이 만족되면, 다시 부변속기(40)의 1속의 기어비로 변경하여 차량의 초기 발진을 위한 충분한 구동력이 발생되도록 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무단변속기 변속장치 및 무단변속기 차량의 변속방법에 따르면, 차량이 눈길이나 미끄러운길에 정차한 경우, 운전자의 의사에 의한 2속 기어단으로의 변속레버(100) 조작으로 차량의 초기 발진의 구동력을 줄여 휠 슬립을 방지하는 스노우모드의 적용이 가능하다.

뿐만 아니라, 차량이 눈길이나 미끄러운길을 벗어난 후에는 다시 1속 기어단으로 변속레버를 조작하여 차량의 초기 발진에 필요한 충분한 구동력을 이용하도록 함으로써, 차량의 주행 안정성을 높이고, 휠 슬립에 의한 사고를 예방할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

30: 배리에이터
40: 부변속기
60: 변속제어부
100: 변속레버
200: 무단변속기
310: 구동풀리
320: 종동풀리
330: 벨트

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 차량이 정차되면 P-R-N-D에 이어진 메뉴얼 모드의 1속 기어단이나 2속 기어단에 변속레버가 위치되었는지를 인식하는 변속레버인식단계;
   차량의 출발조건이 상기 1속 기어단 위치에서는 1속 기어단 변속으로 출발하고, 반면 상기 2속 기어단 위치에서는 상기 1속 기어단 변속 출발에 비해 상대적으로 고속인 2속 기어단 변속으로 출발하는 출발모드변경단계;를 포함하며,
   상기 출발모드변경단계는 쓰로틀밸브의 닫힘여부를 판단하는 단계;
   상기 쓰로틀밸브가 오차범위 이내로 닫혀 있는 경우, 상기 변속레버가 메뉴얼모드의 1속 기어단 또는 2속 기어단 중 어느 위치에 있는지 판단하는 단계; 및
   상기 변속레버가 2속 기어단에 위치되고, 차속을 분석하여 차량이 오차범위 이내에서 정차되어 있다고 판단되면 부변속기의 2속 기어단으로 변경하는 단계;
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 1속 기어단 변속으로 출발은 토크컨버터에 직결된 1차 감속기의 입력을 풀리 가변에 의한 변속단 기어비 조절용 배리에이터에 연결된 부변속기가 1속 기어단으로 변속되어 차량을 출발시키는 2차 감속기로 출력을 전달하고;
   상기 2속 기어단 변속으로 출발은 상기 토크컨버터에 직결된 상기 1차 감속기의 입력을 풀리 가변에 의한 변속단 기어비 조절용 상기 배리에이터에 연결된 상기 부변속기가 2속 기어단으로 변속되어 차량을 출발시키는 2차 감속기로 출력을 전달하는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법.
   
8. 삭제
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 출발모드변경단계는 상기 부변속기의 2속의 기어단으로 차량을 발진시킨 후 상기 변속레버에 의해 매뉴얼모드의 1속 기어단으로 변경이 입력되면, 상기 쓰로틀밸브가 오차범위 이내로 닫힌 상태에서, 차량이 오차범위 이내에서 정차되어 있다고 판단될 경우, 상기 부변속기를 1속 기어단으로 변경하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법.
   
10. 청구항 6 내지 청구항 7 및 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1속 기어단의 위치 신호와 상기 2속 기어단의 위치 신호는 상기 차량이 정차 후 출발시 휠 슬립을 일으킬 수 있는 도로 조건에서 고려되는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 정차 후 출발 변속방법.
    

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