KR20040073943A - 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치 - Google Patents

자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치에 관한 것으로, 리프트 풋 업 시프트시에 유압식 결합측 마찰 결합 요소의 결합을 차속에 따라서 원활하게 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
변속단 절환시에는 기어 변속 기구의 제1 마찰 결합 요소로의 유압을 해방하여 결합 해제하는 한편, 제2 마찰 결합 요소에 유압을 공급하여 이 마찰 결합 요소를 결합시킴으로써 변속단 절환을 달성 가능하게 하고, 변속단 절환중 제2 마찰 결합 요소로의 공급 유압을 피드백 제어하는 것이며, 엔진의 출력이 소정치 이하인 상황에서의 업 시프트 절환의 경우, 피드백 제어 개시 직전에 차속에 기초하여 변속단을 절환한 경우의 유체 커플링의 입력측 회전 속도차(△DA)를 산출하고(S51), 제2 마찰 결합 요소에 공급하는 개시 공급 유압(DU1)을 회전 속도차(△DA)에 기초하여 설정(S52)하도록 구성한다.

Description

자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치{Shift Control Device Of Automatic Transmission For Automoblie}
본 발명은 자동차 등에 사용되는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치에 관한 것으로, 특히 결합측 마찰 결합 요소의 유압 제어에 관한 것이다.
자동차용 자동 변속기(이하, A/T라고도 함)에서는 일반적으로 구동 기어에 의한 변속 기구가 사용되고, 유압식의 습식 다판 클러치 등의 유압 마찰 결합 요소를 결합 또는 해방시킴으로써, 선기어나 구동 캐리어 등의 연결 또는 고정을 행하여 원하는 변속단을 얻도록 하고 있다. 또, 엔진(내연 기관)과 변속 기구 사이에는 유체 커플링인 토크 변환기가 개재 장착되어 있고, 이 토크 변환기는 입력측 펌프와 출력측 터빈으로 이루어지며, 발진시 등에는 엔진의 토크를 증대시켜 변속 기구에 전달하고, 변속시나 급가감속시 등에는 전달 토크의 변동에 의한 쇼크를 흡수하게 되어 있다.
최근 자동 변속기의 변속 기구에서는 ECU(전자 제어 유닛)에 의해 유압 제어용 솔레노이드 밸브를 듀티 구동 제어하도록 하여 유압 마찰 결합 요소의 해방과 결합을 행하는 전자 제어식의 것이 많아지고 있다. 이러한 자동 변속기는 일반적으로 변속 제어는 드로틀 개방도와 차속을 매개 변수로 하는 시프트 맵에 기초하여 행해진다. 즉, 운전 상태가 시프트 맵상의 다운 시프트 타이밍이나 업 시프트 타이밍이 된 시점에서 변속 지령이 출력되고, 이 변속 지령에 따라서 결합측 마찰 결합 요소에 공급되는 작동 유압, 또는 해방측 마찰 결합 요소로부터 배출되는 작동 유압을 제어하여 기어의 바꿔물림을 행하도록 한다.
이 변속 제어에서는 결합측 마찰 결합 요소에 공급하는 작동 유압의 초기값, 즉 개시 공급 유압을 엔진 토크로부터 구해지는 터빈 토크(TT)에 따라서 설정하도록 하고 있으며, 변속중에는 듀티 구동하는 솔레노이드 밸브의 듀티율을 최적치로 피드백 제어하도록 하여, 신속하게 그 변속이 달성되도록 작동 유압의 적정화가 도모되고 있다.
이 피드백 제어에서는 미리 설정된 소정의 변속 시간과, 예상되는 터빈 회전 속도차에 기초하여 목표 터빈 회전 속도 변화율을 구하고, 실측에 의해 구해지는 실제 터빈 회전 속도 변화율이 이 목표 터빈 회전 속도 변화율에 가까워지도록 작동 유압을 증감시키도록 하고 있다. 이에 의해, 결합측과 해방측 마찰 결합 요소가 동시에 결합되거나 동시에 해방되거나 하지 않고 양호하게 변속이 달성된다.
또한, 피드백 제어의 안정화를 도모하기 위해, 변속 개시 초기의 목표 터빈 회전 속도 변화율과 운전 상태에 따라서 변화하는 실제 터빈 회전 속도 변화율의 편차에 따라서 개시 공급 유압을 학습 보정하도록 하고 있다(이상, 일본 특허 문헌 1의 단락 0002 내지 0005 참조).
그리고, 상기 특허 문헌 1이나 인용 문헌 2에는 업 시프트 제어 중 운전자가 액셀 페달을 답입하여 엔진 출력 소정치 이상으로 되어 있을(즉, 엔진에 의해서 차량이 구동되고 있을) 때 행하는 업 시프트(파워 온 업 시프트) 제어에 관한 기술이 제안되어 있다.
즉, 변속후에 터빈 회전 속도가 느려지는 업 시프트시에 있어서 이 터빈 회전 속도차가 커지면, 터빈과 변속 기구는 각각 관성 모멘트를 갖기 때문에, 이들 관성 모멘트에 의한 관성 토크가 결합측 마찰 결합 요소의 결합에 크게 관련되게 되므로, 이러한 관성 토크도 고려하여 유체 커플링의 출력측에 작용하는 총토크(=터빈 토크+관성 토크)에 기초하여 개시 공급 유압(결합 초기 유압)을 설정하는 기술이 제안되어 있다.
한편, 업 시프트 제어 중 운전자가 액셀 페달로부터 발을 떼어 엔진 출력이소정치 이하로 되어 있을(즉, 엔진이 차량에 의해서 구동되는 엔진 브레이크 상태 또는 코스팅 상태로 되어 있을) 때 행하는 업 시프트(리프트 풋 업 시프트 또는 파워 오프 업 시프트) 제어에 대해서는 일반적으로 다음과 같이 행해지고 있다.
즉, 리프트 풋 업 시프트(LF 업 시프트)시의 결합 초기 듀티율(DA)을 수학식 1에 의해 산출하여 설정하고 있다.
[수학식 1]
단,
DAO: 결합 초기 듀티율 기본값
kE: 엔진 회전 속도 보정 계수(오일 펌프 토출 유량 계수)
△DT: A/T 오일 온도 보정 듀티율
DAS: 듀티 구배항
이 중, 결합 초기 듀티율 기본값(DAO)은 수학식 2에 의한다.
[수학식 2]
kA: 토크 듀티 변환율(%/(N·m))
TT: 터빈 토크 연산치
KAT: 토크 용량 계수(정수)
DCA: 설정치
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 평8-145157호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특허 공개 평8-93905호 공보
그런데, 상기 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 결합 초기 듀티율 기본값(DAO)은 터빈 토크 연산치(TT)에 따른 것으로 설정되는데, LF 업 시프트시에는 터빈 토크 연산치(TT)는 대략 0이거나 또는 미소한 마이너스 토크값으로 되므로, 차속의 고저에 상관없이, 즉 저차속이든 고차속이든 결합 초기 듀티율 기본값(DAO)은 대략 같아진다. 따라서, 결합 초기 듀티율(DA)도 차속의 고저에 상관없이 대략 같아진다.
그러나, 이와 같이 결합 초기 듀티율(DA)이 차속의 고저에 상관없이 대략 같아지면, 결합측 마찰 결합 요소(예를 들어, 습식 다판 클러치)를 결합시키는 유압 작동 부재(예를 들어, 클러치 피스톤)의 스트로크가 저차속과 고차속에서 다른 것이 된다. 즉, 저속시에는 결합측 마찰 결합 요소의 동기까지의 회전 속도차가 작으므로, 결합 유압을 제공하기 시작하고 나서 동기까지 필요로 하는 시간이 짧아지고, 고속시에는 결합측 마찰 결합 요소의 동기까지의 회전 속도차가 크므로, 결합유압을 제공하기 시작하고 나서 동기까지 필요로 하는 시간이 길어진다.
그리고, 동기까지 필요로 하는 시간이 짧은 경우, 유압 작동 부재(클러치 피스톤)의 스트로크(이동)가 동기하는 타이밍 동안에 일치하지 않게 되어, 동기한 후에(즉, 동기를 오버슈트한 후에) 결합측 마찰 결합 요소(클러치)가 결합하게 된다. 이러한 결합 지연은 구동계의 쇼크를 초래한다. 또, 동기까지 필요로 하는 시간이 긴 경우, 유압 작동 부재(클러치 피스톤)의 스트로크(이동)가 동기하는 타이밍보다도 너무 빨라지게 되어, 동기를 맞이하기 전에 결합측 마찰 결합 요소(클러치)가 결합하게 된다. 이와 같이 결합이 너무 빨라도 구동계의 쇼크를 초래하고, 차량에 돌출감 등을 초래한다.
본 발명은 상술한 과제에 감안하여 창안된 것으로, 리프트 풋 업 시프트시에 유압식의 결합측 마찰 결합 요소의 결합을 차속에 따라서 원활하게 행할 수 있도록 한 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 변속 제어 장치가 적용되는 파워 플랜트 및 토크 변환기의 유압 제어 회로의 개략 구성도.
도2는 댐퍼 클러치의 제어 영역을 도시한 맵.
도3은 도1의 변속기 본체 내의 기어 트레인의 개략 구성도.
도4는 도3의 기어 트레인의 마찰 결합 요소의 유압 제어 회로의 개략 구성도.
도5는 도3의 기어 트레인의 마찰 결합 요소인 클러치 또는 브레이크를 도시한 단면도.
도6은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 제2 마찰 결합 요소에 공급하는 개시 공급 유압의 보정항의 특성을 설명하는 도면(맵).
도7은 도1의 ECU(전자 제어 유닛)가 실행하는 리프트 풋 업 시프트 제어 과정을 도시한 흐름도.
도8은 도7에 도시한 결합측 제어의 보조 과정을 도시한 흐름도.
도9는 도8에 도시한 터빈 토크(TT) 연산의 보조 과정을 도시한 흐름도.
도10은 터빈 회전 속도(NT), 해방측 솔레노이드 밸브의 듀티율(DR), 결합측 솔레노이드 밸브의 듀티율(DC) 및 해방측과 결합측 각각의 마찰 결합 요소에 공급되는 유압의 시간적 변화를 도시한 도면.
도11은 본 발명의 효과를 설명하는 도면으로서, 드로틀 개방도, 토크, 터빈 회전 속도, 결합측 마찰 결합 요소에 공급되는 유압의 각각에 관한 타임 차트이고, (a1) 내지 (d1) 및 (a2) 내지 (d2)는 초기 유압을 고속시에 맞춘 경우의 종래예의 저차속시, 고차속시의 각 시간 변화의 일예를 도시하고, (c3) 내지 (d3)은 본 발명을 적용한 저차속시의 각 시간 변화의 일예를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1 : 엔진
2 : 자동 변속기
3 : 토크 변환기(유체 커플링)
4 : 변속기 본체
5 : 유압 컨트롤러
6 : ECU(전자 제어 유닛)
6a : 터빈 토크 연산 수단
6b : 회전 속도차 산출 수단
6c : 공급 유압 설정 수단
7 : NT센서
8 : 차속 센서
9 : 드로틀 센서
9a : 에어 플로우 센서
10 : 변속 기구
15 : 제1 클러치
17 : 제2 클러치(제2 마찰 결합 요소)
19 : 제3 클러치
22 : 제1 브레이크
23 : 제2 브레이크(제1 마찰 결합 요소)
30 : 터빈
35 : 댐퍼 클러치(로크 업 클러치)
41 : 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브
42 : 댐퍼 클러치 솔레노이드 밸브
이로 인해, 본 발명의 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치는 내연 기관의 구동력이 유체 커플링을 거쳐서 전달되는 기어 변속 기구를 구비한 자동 변속기로서, 변속단 절환시에는 상기 기어 변속 기구의 제1 마찰 결합 요소로의 유압을 해방하여 그 결합을 해제하는 한편, 제2 마찰 결합 요소에 유압을 공급하여 상기 제2 마찰 결합 요소를 결합시킴으로써 제1 변속단으로부터 제2 변속단으로의 절환을 달성 가능하게 하고, 변속단 절환중 상기 제2 마찰 결합 요소로의 공급 유압을 피드백 제어하는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서, 차속 또는 이에 대응하는 매개 변수값에 기초하여 상기 제1 변속단으로부터 상기 제2 변속단으로 절환한 경우의 상기 유체 커플링의 출력측 회전 속도차를 산출하는 회전 속도차 산출 수단과, 상기 변속단 절환이, 상기 내연 기관의 출력이 소정치 이하인 상황에서의 업 시프트 절환인 경우, 상기 피드백 제어 개시 직전에 상기 제2 마찰 결합 요소에 공급하는 개시 공급 유압을 상기 회전 속도차에 기초하여 설정하는 공급 유압 설정 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
출력이 소정치 이하인 상황, 즉 엔진 브레이크 상태 또는 코스팅 상태에서의 업 시프트 절환(리프트 풋 업 시프트)인 경우, 상기 제1 변속단으로부터 상기 제2 변속단으로 절환한 경우의 상기 유체 커플링의 입력측 회전 속도차는 차속에 따라서 다르고, 이 회전 속도차에 따라서 상기 제1 마찰 결합 요소의 결합을 해제하고 나서 상기 제2 마찰 결합 요소를 결합시키는 최적 타이밍도 다른데, 공급 유압 설정 수단에서는 상기 회전 속도차에 따라서 상기 제2 마찰 결합 요소에 공급하는 개시 공급 유압을 설정하므로, 상기 제2 마찰 결합 요소를 결합시키는 타이밍을 차속에 따라서 최적의 것으로 설정할 수 있다.
상기 공급 유압 설정 수단은 상기 피드백 제어 개시 직전에 상기 유체 커플링의 출력측에 작용하는 토크에 기초하여 상기 개시 공급 유압의 기본값을 설정하고, 상기 기본값을 상기 회전 속도차에 기초하여 보정함으로써 상기 개시 공급 유압을 설정하는 것이 바람직하다.
또, 상기의 회전 속도차에 기초한 보정에 의해 상기 회전 속도차가 작은 영역에서는 상기 회전 속도차가 큰 영역보다도 상기 개시 공급 유압이 큰 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기의 회전 속도차에 기초한 보정에 의해, 상기 회전 속도차가 소정치보다도 작은 영역에서는 상기 개시 공급 유압이 대략 일정하게 설정되고, 상기 회전 속도차가 소정치보다도 큰 영역에서는 상기 개시 공급 유압이 상기 회전 속도차의 증대에 따라서 작아지도록 설정되는 것이 바람직하다.
상기의 회전 속도차에 기초한 보정은 미리 설정된 맵에 기초하여 행해지는 것이 바람직하다.
이하, 도면에 의해 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
도1 내지 도11은 본 발명의 일 실시 형태로서의 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치를 도시한 것이다.
도1은 본 발명에 관한 변속 제어 장치를 적용한 승용차의 파워 플랜트의 개략 구성을 도시한 도면이고, 도1에 도시한 바와 같이 엔진(1)의 후방단에는 자동 변속기(2)가 접속되어 있으며, 엔진(내연 기관)(1)의 구동력은 자동 변속기(2)를 거쳐서 구동륜(도시 생략)에 전달된다. 자동 변속기(2)는 토크 변환기(3), 변속기 본체(4), 유압 컨트롤러(5)로 구성되어 있고, 차 실내 등에 설치된 자동 변속기 제어용의 ECU(전자 제어 유닛)(6)에 의해 구동 제어된다. 변속기 본체(4)는 복수 세트의 구동 기어 이외에, 유압 클러치와 유압 브레이크 등의 유압 마찰 결합 요소를 내장하고 있다. 또, 유압 컨트롤러(5)에는 일체로 형성된 유압 회로 이외에, ECU(6)에 의해서 듀티 구동되는 복수의 솔레노이드 밸브[후술하는 도4에는 제2 솔레노이드 밸브(71)만을 예시함]가 수납되어 있다. 또한, 이 솔레노이드 밸브는 후술하는 복수의 마찰 결합 요소마다 각각 설치되어 있다.
또, 자동 변속기(2)에는 운전 모드를 절환하는 절환 레버(도시 생략)가 장착되어 있고, 운전자가 이 절환 레버를 조작함으로써 주차 범위, 주행 범위(예를 들어, 1속단 내지 4속단), 중립 범위 및 후퇴 범위 등의 변속 범위의 선택을 수동으로 행할 수 있게 되어 있다. 이 주행 범위에는 자동 변속 모드와 수동 변속 모드(매뉴얼 시프트 모드)의 두 개의 변속 모드가 있고, 자동 변속 모드가 선택된 경우에는 변속(변속단 절환)은 엔진 회전 속도[예를 들어, 토크 변환기(3)의 터빈(30)의 터빈 회전 속도(NT)]와 엔진 부하[예를 들어, 드로틀 개방도(θTH)]에 기초하여 미리 설정된 시프트 맵에 따라서 자동적으로 실시되는 한편, 매뉴얼 시프트 모드가 선택된 경우에는 변속단은 이 시프트 맵에 관계없이 선택된 변속단으로 고정되거나, 또는 선택된 변속단 영역 내로 한정하여 시프트 맵에 따라서 자동적으로 실시된다.
ECU(6)는 도시하지 않은 입출력 장치, 다수의 제어 프로그램을 내장한 기억 장치(불휘발성 RAM, ROM 등), 중앙 처리 장치(CPU), 타이머 카운터 등을 구비하고 있으며, 그 입력측에는 토크 변환기(3)의 터빈(30)의 터빈 회전 속도(NT)를 검출하는 NT센서(7), 차속(V)을 검출하는 차속 센서(8), 도시하지 않은 드로틀 밸브의 개방도(θTH)를 검출하는 드로틀 센서(9), 엔진(1)의 흡입 공기량을 검출하는 에어 플로우 센서(9a), 플라이 휠의 링 기어(38)의 회전으로부터 엔진 회전 속도(NE)를 검출하는 전자 픽업식의 NE센서(39) 등이 접속되어 있다. 한편, 출력측에는 전술한 유압 컨트롤러(5)에 수납된 복수의 솔레노이드 밸브가 접속되어 있다. 또한, ECU(6)에는 이들 센서 이외에, 변속 범위의 절환 위치를 검출하는 인히비터 스위치, 드로틀 밸브의 폐쇄 상태를 검출하는 아이들 스위치 등 각종 센서와 스위치류가 접속되어 있다.
토크 변환기(3)는 하우징(37), 케이싱(34), 펌프(31), 스테이터(32), 터빈(30) 등을 포함하는 유체 커플링으로 구성되어 있고, 펌프(31)는 케이싱(34)을 거쳐서 입력축인 구동축(36)에 연결되어 있다. 또, 스테이터(32)는 원웨이 클러치(33)를 거쳐서 하우징(37)에 연결되고, 터빈(30)은 출력축인 변속기 본체(4)의 인풋 샤프트(11)에 연결되어 있다. 그리고, 토크 변환기(3) 내에는 케이싱(34)과 터빈(30) 사이에 습식 단판형의 댐퍼 클러치(로크 업 클러치)(35)가 개재 장착되고, 이 댐퍼 클러치(35)의 결합에 의해 구동축(36)과 인풋 샤프트(11)가 직결 가능하게 되어 있다. 댐퍼 클러치(35)는 유로(65, 66)를 거쳐서 유압 컨트롤러(5) 내의 댐퍼 클러치 유압 제어 회로(40)로부터 공급되는 작동 오일에 의해 구동된다.
댐퍼 클러치 유압 제어 회로(40)의 중심을 이루는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(41)는 댐퍼 클러치(35)로의 공급 유압을 제어하는 스풀 밸브(43), 상기 스풀 밸브(43)의 양단부에 위치하는 좌측 단부실(44)과 우측 단부실(45), 양실(44, 45)에 파일럿압을 도입하는 유로(46, 47), 스풀 밸브(43)를 도면중 우측 방향으로 압박하는 스프링(48) 및 평상시 폐쇄형의 댐퍼 클러치 솔레노이드 밸브(42) 등으로구성되어 있다. 좌측 단부실(44)측으로의 유로(46)는 분기 유로(49)를 거쳐서 솔레노이드 밸브(42)에 접속되어 있고, 솔레노이드 밸브(42)가 폐쇄 상태(즉, 오프 상태)인 경우에는 좌측 단부실(44)과 우측 단부실(45)의 파일럿압이 균형을 이루며, 스프링(48)에 압박된 스풀 밸브(43)가 도면중 우측 방향으로 이동한다. 또, 솔레노이드 밸브(42)가 개방 상태(즉, 온 상태)인 경우에는 좌측 단부실(44) 내의 파일럿압이 제거되고, 우측 단부실(45)측의 파일럿압으로 압박됨으로써 스풀 밸브(43)가 도면중 좌측 방향으로 이동한다. 또한, 유로(46), 분기 유로(49)에는 각각 오리피스(46a, 49a)가 형성되어 있어, 파일럿압의 급격한 변동이 방지된다.
스풀 밸브(43)가 우측 방향으로 이동하면, 유로(65)를 거쳐서 케이싱(34)과 댐퍼 클러치(35) 사이에 토크 변환기 윤활 유압(릴리스압)이 공급되고, 동시에 유로(66)를 거쳐서 케이싱(34)으로부터 작동 오일이 배출되어 댐퍼 클러치(35)가 해방 상태(비직결 상태)로 되며, 구동축(36)의 회전은 펌프(31)의 토출압으로 터빈(30)이 회전됨으로써 인풋 샤프트(11)에 전달된다. 한편, 스풀 밸브(43)가 좌측 방향으로 이동하면, 유로(65)를 거쳐서 케이싱(34)과 댐퍼 클러치(35) 사이의 작동 오일이 배출되고, 동시에 유로(66)를 거쳐서 케이싱(34) 내에 컨트롤 밸브(41)의 압력 조절에 기초하는 어플라이압이 공급되어 댐퍼 클러치(35)가 결합 상태(완전 직결 상태)로 되며, 구동축(36)의 회전은 직접 인풋 샤프트(11)에 전달되게 된다.
이와 같이, 댐퍼 클러치(35)의 해방, 결합은 스풀 밸브(43)의 위치, 즉 좌측 단부실(44)과 우측 단부실(45)에 공급되는 파일럿압의 압력차에 의해 결정되고, 이압력차는 솔레노이드 밸브(42)를 듀티 구동함으로써 제어된다. 예를 들어, ECU(6)가 솔레노이드 밸브(42)를 100 %의 듀티율로 구동하면, 좌측 단부실(44) 내의 파일럿압이 분기 유로(49), 솔레노이드 밸브(42)를 거쳐서 거의 완전하게 배출되어 스풀 밸브(43)는 좌측 단부로 이동하고, 상술한 어플라이압의 작용에 의해 댐퍼 클러치(35)가 완전 직결 상태로 된다. 또, 솔레노이드 밸브(42)를 0 %의 듀티율로 구동하면(즉, 전혀 구동시키지 않으면), 좌측 단부실(44) 내와 우측 단부실(45) 내의 파일럿압이 균형을 이루기 때문에, 스프링(48)으로 압박되어 스풀(43)은 우측 단부로 이동하고, 상술한 릴리스압의 작용에 의해 댐퍼 클러치(35)가 비직결 상태로 된다. 그리고, 소정의 듀티율(예를 들어, 25 내지 35 %)로 구동하면, 낮은 어플라이압 상태를 만들어 낼 수 있고, 댐퍼 클러치(35)는 반클러치 상태로 된다. 또한, 컨트롤 밸브(41)의 출력압인 릴리스압 및 어플라이압의 입력압에는 후술하는 레귤레이터 밸브에 의해 압력이 조절된 라인압이 사용된다.
통상, ECU(6)는 변속 제어중인 경우를 제외하고, 도2에 도시한 맵에 기초하여 댐퍼 클러치(35)의 구동 제어를 행한다. 이 맵에 있어서, 횡축은 터빈 회전 속도(NT)이고, 종축은 드로틀 개방도(θTH)이다. 도2에 도시한 바와 같이, 터빈 회전 속도(NT)가 비교적 높고, 또한 드로틀 개방도(θTH)가 파워 온 라인(LPO)보다도 큰 파워 온 상태인 경우는 대부분의 영역이 완전 직결 영역으로 되며, 댐퍼 클러치(35)는 완전 직결 제어된다. 즉, 전술한 바와 같이 컨트롤 밸브(41)로부터 케이싱(34) 내로 어플라이압이 공급되는 한편, 댐퍼 클러치(35)와 케이싱(34) 사이로부터 릴리스압이 배출되어, 댐퍼 클러치(35)가 결합한다. 또한, 파워 온 라인(LPO) 상에서는 이론적으로는 엔진 회전 속도(NE)와 터빈 회전 속도(NT)가 일치하고, 가속도 감속도 행해지지 않는다. 단, 실제로는 엔진 출력의 변동에 의해 약간은 가속되기도 하고, 감속되기도 하는 경우가 있다.
또, 드로틀 개방도(θTH)가 파워 온 라인(LPO)보다도 작은 파워 오프 상태인 경우는 터빈 회전 속도(NT)가 아이들 회전 속도보다 약간 높은 영역(본 실시예에서는 1200 rpm) 이상이며 모두 감속 직결 영역이 된다. 감속 직결 영역에 있어서는 댐퍼 클러치(35)에는 필요 최소한의 어플라이압이 공급되어 반클러치 상태로 되고, 엔진(1)과 변속기 본체(4)가 소정의 슬립량을 갖고 댐퍼 클러치(35)를 거쳐서 직결된다. 그리고, 급제동시 등에는 댐퍼 클러치(35)가 재빠르게 해제되어 엔진 스톨을 회피할 수 있다. 또한, 이 감속 직결시에는 엔진(1)의 회전을 유지하면서 연료 공급을 정지할 수도 있으므로, 연비의 향상에는 많은 효과를 얻을 수 있다.
도3은 전진 4단, 후진 1단이 달성 가능한 자동 변속기 본체(4) 내의 기어 트레인을 도시한 개략도이다. 도3에 도시한 바와 같이, 터빈(30)에는 인풋 샤프트(11)가 접속되어 있고, 이 인풋 샤프트(11)에는 변속 기구(10)로서 제1, 제2 구동 기어(12, 13) 이외에, 제1 구동 기어(12)의 선기어(14)를 인풋 샤프트(11)에 결합하는 제1 클러치(15), 제2 구동 기어(13)의 피니언 캐리어(16)를 인풋 샤프트(11)에 결합하는 제2 클러치(17), 제2 구동 기어(13)의 선기어(18)를 인풋 샤프트(11)에 결합하는 제3 클러치(19)가 보유 지지되어 있다. 또, 변속기본체(4)의 케이싱(20)에는 제1 구동 기어(12)의 인터널 기어(21)를 고정하고, 반력 요소가 되는 제1 브레이크(22)와 제2 구동 기어(13)의 선 기어(18)를 고정하고, 반력 요소가 되는 제2 브레이크(23)가 부착되어 있다. 인풋 샤프트(11)의 회전은 제1 구동 기어(12)의 피니언 캐리어(24), 피니언 캐리어(24)에 연결된 드라이브 기어(26) 및 드리븐 기어(27)를 거쳐서 카운터 샤프트(28)에 전달되고, 그리고 디퍼렌셜 캐리어(29)에 전달된다.
또한, 제1 구동 기어(12)의 인터널 기어(21)와 제2 구동 기어(13)의 피니언 캐리어(16), 제1 구동 기어(12)의 피니언 캐리어(24)와 제2 구동 기어(13)의 인터널 기어(25)는 각각 결합되어 있고, 그들은 일체로 회전한다. 도4는 마찰 결합 요소의 유압 제어 회로의 일부를 도시하고, 상기 유압 회로는 마찰 결합 요소, 예를 들어 제2 클러치(17)로의 유압의 공급, 배출을 제어하는 솔레노이드 밸브, 예를 들어 제2 솔레노이드 밸브(71)를 구비하고 있다. 이 제2 솔레노이드 밸브(71)는 평상시 폐쇄형의 2위치 절환 밸브이고, 세 부위에 포트(71a, 71b, 71c)를 갖고 있다.
제1 포트(71a)에는 오일팬(68)으로부터 작동 오일을 퍼 올리는 오일 펌프(69)에 연장되는 제1 유로(60)가 접속되어 있고, 이 제1 유로(60)에는 압력 조절 밸브(레귤레이터 밸브)(70)가 개재되며, 소정 압력으로 압력이 조절된 작동 유압(라인압)이 솔레노이드 밸브와 전술한 컨트롤 밸브(41) 등에 공급되고 있다. 또, 제2 포트(71b)에는 제2 클러치(17)에 연장되는 제2 유로(61)가, 제3 포트(71c)에는 오일팬(68)으로 작동 오일을 배출하는 제3 유로(62)가 각각 접속되어 있고, 제2 유로(61)에는 어큐뮬레이터(73)가 개재되어 있다.
제2 솔레노이드 밸브(71)는 ECU(6)에 전기적으로 접속되어 있고, ECU(6)로부터의 구동 신호에 의해 듀티 제어가 실행된다. 그리고, 솔레노이드(71e)가 소세(消勢)되어 있는 경우에는 밸브 부재(71f)는 리턴 스프링(71g)으로 압박되어 제1 포트(71a)와 제2 포트(71b)의 연통을 차단하는 동시에, 제2 포트(71b)와 제3 포트(71c)를 연통시킨다. 한편, 솔레노이드(71e)가 압박되어 있는 경우에는 밸브 부재(71f)는 리턴 스프링(71g)에 대항하여 상승하여, 제1 포트(71a)와 제2 포트(71b)를 연통시키는 동시에, 제2 포트(71b)와 제3 포트(71c)의 연통을 차단한다.
ECU(6)로부터 솔레노이드 밸브, 예를 들어 제2 솔레노이드 밸브(71)에 공급되는 듀티율이 100 %인 경우에는 마찰 결합 요소, 예를 들어 제2 클러치(17)에 공급되는 작동 유압은 압력 조절 밸브(70)에 의해 압력이 조절된 라인압으로 된다. 한편, 듀티율의 감소에 따라서 제2 클러치(17)에 공급되는 유압은 작아지고, 듀티율 0 %인 경우에는 밸브 부재(71f)는 리턴 스프링(71g)에 의해 제1 포트(71a)와 제2 포트(71b)의 연통을 차단하는 동시에, 제2 포트(71b)와 제3 포트(71c)를 연통시키며, 제2 클러치(17)로부터 작동 오일을 배출하게 된다.
도5는 제2 클러치(17)의 단면 상세도이다. 도5에 도시한 바와 같이, 이 제2 클러치(17)는 다수의 마찰 결합판(50)을 구비하고 있다. 이들 마찰 결합판(50)은 인풋 샤프트(11)와 일체로 회전하는 클러치 플레이트(50a)와, 피니언 캐리어(16)와 일체로 회전하는 클러치 디스크(50b)로 구성되어 있다. 이 제2 클러치(17)의 결합시에는 제2 솔레노이드 밸브(71)에 의해서 유압이 제어된 작동 오일이 제1유로(61)로부터 포트(51)를 거쳐서 제2 클러치(17)에 공급되고, 피스톤(52)이 진행하여 각 마찰 결합판(50)의 클러치 플레이트(50a)와 클러치 디스크(50b)가 결합한다. 한편, 해방시에는 리턴 스프링(53)에 의해 피스톤(52)이 압박되어 복귀됨으로써, 작동 오일이 포트(51), 제1 유로(61), 제2 솔레노이드 밸브(71), 제2 유로(62)를 거쳐서 배출되고, 클러치 플레이트(50a)와 클러치 디스크(50b)의 마찰 결합은 해방된다.
이 제2 클러치(17)의 클러치 플레이트(50a)와 클러치 디스크(50b) 사이에는 해방시에 있어서 끌림 현상이 발생하지 않고 완전하게 해방 상태가 되도록 충분한 간극이 형성되어 있다. 따라서, 결합시에 있어서는 클러치 플레이트(50a)와 클러치 디스크(50b)가 결합 상태로 들어가기 전에, 우선 상기 간극을 대략 제로로 하여, 무효 스트로크를 해소하기 위한 소위 정지 조작이 실시된다.
또한, 제1 클러치(15), 제2 브레이크(23) 등에 대해서는 제2 클러치(17)와 대략 동일한 구성이므로, 그들의 설명은 생략한다.
이상과 같은 구성의 변속기 본체(4)를 갖는 자동 변속기(2)에서는 절환 레버가 주행 범위의 자동 변속 모드로 선택되어 주행하고 있을 때, 전술한 바와 같이 차속 센서(7)로 검출되는 차속(V) 및 드로틀 센서(8)로 검출되는 드로틀 개방도(θTH)에 따라서 상술한 제1 내지 제3 클러치(15, 17, 19) 및 제1 내지 제2 브레이크(22, 23) 등의 마찰 결합 요소가 각각으로 설정된 솔레노이드 밸브에 의해서 듀티 구동 제어되고, 표1에 나타낸 바와 같은 결합 또는 해방의 조합에 의해 자동적으로 각 변속단이 확립되게 되어 있다. 표1의 ○가 각 클러치 또는 각 브레이크의 결합을 나타내고 있다.
변속단 마찰 결합 요소
제1 클러치(15) 제2 클러치(17) 제3 클러치(19) 제1 브레이크(22) 제2 브레이크(23)
1속단 ○ ○
2속단 ○ ○
3속단 ○ ○
4속단 ○ ○
후퇴 범위 ○ ○
변속시에 있어서는 소정의 듀티율로 설정된 구동 신호가 소정의 출력 패턴으로 유압 컨트롤러(5)의 각 솔레노이드 밸브에 공급되어, 시프트 필링이 좋은 최적의 변속 제어가 실행된다.
특히, 운전자가 액셀 페달로부터 발을 뗀 상황, 즉 엔진 브레이크 또는 코스팅 상태에서의 업 시프트 절환[리프트 풋(LF) 업 시프트]시에 결합측 마찰 결합 요소(제2 마찰 결합 요소) 등을 적절하게 제어하기 위해서, ECU(6)에는 터빈 토크(TT)를 연산하는 기능(터빈 토크 연산 수단)(6a)과, 차속(또는 이에 대응하는 매개 변수값)에 기초하여 변속단을 업 시프트 절환한 경우의 토크 변환기의 출력측 회전 속도차를 산출하는 기능(회전 속도차 산출 수단)(6b)과, 제2 마찰 결합 요소 등으로의 공급 유압을 설정하는 기능(공급 유압 설정 수단)(6c) 등을 구비하고 있다.
또한, 공급 유압 설정 수단(6c)의 특징적인 기능으로서는 LF 업 시프트인 경우, 피드백 제어 개시 직전에 공급측 마찰 결합 요소에 공급하는 개시 공급 유압을 상기 회전 속도차에 기초하여 설정하도록 되어 있는 점이다.
도7 내지 도9는 이러한 LF 업 시프트시에 ECU(6)가 실행하는 업 시프트 변속 제어를 도시한 흐름도이고, 또 도10은 이들 흐름도의 해방측 제어 및 결합측 제어에 기초하는 터빈 회전 속도(NT), 해방측 마찰 결합 요소의 솔레노이드 밸브로의 공급 신호 듀티율(DR), 결합측 마찰 결합 요소의 솔레노이드 밸브로의 공급 신호 듀티율(DC) 및 해방측과 결합측 마찰 결합 요소에 공급되는 유압의 시간 변화를 도시한 그래프이며, 이하 LF 업 시프트 변속 제어를 도7 내지 도9에 기초하여 설명한다.
또한, 업 시프트시의 결합측 마찰 결합 요소(제2 마찰 결합 요소)라 함은 표1로부터 명확해지는 바와 같이, 1속단으로부터 2속단으로의 1-2 업 시프트에 관해서는 제2 브레이크(23)를, 2속단으로부터 3속단으로의 2-3 업 시프트에 관해서는 제2 클러치(17)를, 3속단으로부터 4속단으로의 3-4 업 시프트에 관해서는 제2 브레이크(23)를 각각 나타내고, 해방측 마찰 결합 요소(제1 마찰 결합 요소)라 함은 1-2 업 시프트에 관해서는 제1 브레이크(22)를, 2-3 업 시프트에 관해서는 제2 브레이크(23)를, 3-4 업 시프트에 관해서는 제1 클러치(15)를 각각 나타낸다.
도7은 예를 들어 2속단(제1 변속단)으로부터 3속단(제2 변속단)으로의 LF 업 시프트시의 주제어인 LF 업 시프트 제어 과정을 도시하고 있으며, 이하 이 2-3 업 시프트를 예로 설명한다.
우선, 단계 S14에 있어서 마찰 결합 요소의 해방측 듀티율(DR)을 제어하는 해방측 제어를 실시한다. 이 해방측 제어에서는 도10에 도시한 바와 같이, 제어개시 지령과 함께 듀티율(DR)을 100 %로부터 0 %로 절환하여, 제2 브레이크(23)로부터 유압의 해방을 행한다.
다음에, 단계 S16으로 진행하여 마찰 결합 요소의 결합측 듀티율(DR)을 제어하는 결합측 제어를 실시한다.
이 결합측 제어에서는 도10에 도시한 바와 같이, SS 시점에서 ECU(6)로부터 변속 지령(SS)이 출력되면, 도8에 도시한 바와 같이 우선 단계 S40에서 클러치 브레이크(50a)와 클러치 디스크(50b) 사이의 간극을 메우기 위해서 전술한 바와 같이 소정의 정지 시간(tF)만큼 정지 조작을 행한다. 이 정지 조작은 제2 클러치(17)의 무효 스트로크를 해소하기 위한 것이므로, 도10의 (c)에 도시한 바와 같이 그 동작이 가장 빨라지도록 듀티율(DC)은 100 %로 설정되고, 제2 클러치(17)에는 라인압의 작동 오일이 공급된다. 이에 의해, 공급측 유압은 도10의 (d)의 유압 선도(결합측 요소의 곡선을 참조)로 나타낸 바와 같이 서서히 증가하게 된다. 이 정지 시간(tF)은 학습에 의해서 보정되는 것이며, 정지 시간(tF)이 경과하면 다음에 단계 S42를 실행한다.
단계 S42에서는 엔진(1)으로부터 터빈(30)에 전달되는 터빈 토크(TT)의 연산을 행한다(출력 토크 검출). 이 터빈 토크(TT)를 구함으로써, 정지 시간(tF) 경과후에 있어서 결합측 제2 클러치(17)에 공급해야 하는 유압을 설정할 수 있다. 이터빈 토크(TT)의 연산에서는 도9의 흐름도로 도시한 보조 과정을 실행한다.
도9의 단계 S90에서는 우선 현재의 A/N(1흡기 행정당 흡기량)을 판독한다. 이 A/N은 에어 플로우 센서(9a)로부터의 입력 정보에 기초하여 산출된다. 그리고, 다음의 단계 S92에 있어서, 현재의 터빈 회전 속도(NT)와 엔진 회전 속도(NE)를 각각 NT센서(7)와 NE센서(39)로부터의 입력 정보에 기초하여 판독한다.
단계 S94에서는 단계 S90에서 판독한 현재의 A/N으로부터 엔진(1)이 출력하는 엔진 토크(TE)를 산출한다. 이 엔진 토크(TE)는 수학식 A1로 나타낸 바와 같이 A/N의 함수로 표시된다.
[수학식 A1]
또한, 여기서는 엔진 토크(TE)를 구하기 위해서 A/N을 이용하도록 했지만, A/N 대신에 드로틀 센서(9)에 의해서 검출되는 드로틀 개방도(θTH)와 엔진 회전 속도(NE) 등을 이용하고, 이들 값에 기초하여 엔진 토크(TE)를 구하도록 해도 된다.
다음의 단계 S96에서는 단계 S92에서 판독한 현재의 터빈 회전 속도(NT)와 엔진 회전 속도(NE)로부터 슬립율(e)을 수학식 A2로부터 산출한다.
[수학식 A2]
그리고, 다음의 단계 S98에 있어서, 이 슬립율(e)에 기초하여 수학식 A3으로부터 엔진 토크(TE)와 터빈 토크(TT)의 토크비(t)를 산출한다.
[수학식 A3]
마지막으로, 단계 S100에 있어서 토크비(t)와 엔진 토크(TE)에 기초하여 수학식 A4로부터 터빈 토크(TT)를 산출한다.
[수학식 A4]
이상과 같이 하여 터빈 토크(TT)를 구하면, 다음에 단계 S43으로 진행한다.
이 단계 S43은 정지 시간(tF) 경과후에 제2 클러치(17)의 제2 솔레노이드 밸브(71)에 출력하는 듀티율(DC)을 초기 듀티율(DA1)로 설정하는 단계이다. 이 초기 듀티율(DA1)은 실험 등에 의해서 미리 ECU(6)에 기억된 터빈 토크(TT)와 초기 듀티율(DA1)의 관계를 나타낸 맵(도시 생략)에 기초하여 설정된다. 이 맵에 의해 터빈 토크(TT)에 따른 초기 듀티율(DA1)이 설정되면, 다음에 단계 S44로 진행한다.
단계 S44에서는 결합측 제2 클러치(17)에 공급하는 유압의 듀티율(DC)을 상술한 바와 같이 하여 구한 초기 듀티율(DA1)로 한다. 이에 의해, 제2 클러치(17)에는 터빈 토크(TT)에 따른 유압, 즉 제2 클러치(17)의 클러치 플레이트(50a)와 클러치 디스크(50b)의 회전 속도차를 신속하게 저감시키는 데 충분한 유압이 공급되게 된다. 그리고, 클러치 플레이트(50a)와 클러치 디스크(50b)의 결합이 개시되고, 그들의 회전 속도차가 저감되기 시작하면 도10에 도시한 바와 같이 터빈(30)의 회전 속도(NT)가 2속단에서의 동기 회전 속도(NTJ)로부터 3속단에서의 동기 회전 속도(NTJ)를 향해서 저하되기 시작한다.
단계 S46에서는 이와 같이 저하되기 시작한 터빈 회전 속도(NT)와 2속단에서의 동기 회전 속도(NTI)의 편차(NTI-NT)가 소정치(△NB)(예를 들어, 50 rpm) 이상이 되었는지의 여부가 판별된다. 판별 결과가 아니오(부정)로 편차(NTI-NT)가 소정치(△NB)가 되지 않은 경우에는 단계 S42로 복귀하여 터빈 토크(NT)의 연산을 행하고, 단계 S43을 거쳐서 단계 S44에 있어서 듀티율(DC)을 듀티율(DA1)로 계속 유지한다.
한편, 단계 S46의 판별 결과가 예(긍정)로 편차(NTI-NT)가 소정치(△NB) 이상인 경우에는 다음에 단계 S48로 진행한다. 또한, 이 편차(NTI-NT)가 소정치(△NB)에 달한 시점을 도10에 도시한 바와 같이 편의상 SB 시점으로 한다.
단계 S48 내지 단계 S52는 피드백 제어를 실시하기 위한 준비 기간이다. 우선, 단계 S48에서는 다시 터빈 토크(TT)의 연산을 실시하고, 다음의 단계 S50으로 진행한다. 또한, 단계 S48의 연산은 단계 S42와 동일하므로 설명을 생략한다.
단계 S50에서는 피드백 제어 개시시의 기준 듀티율(DA2)을 설정한다. 이 기준 듀티율(DA2)은 실험 등에 의해 결정되어 미리 ECU(6)에 기억된 터빈 토크(TT)와 기준 듀티율(DA2)의 관계를 나타낸 맵(도시 생략)에 기초하여 설정된다.
이 맵에 의해 기준 듀티율(DA2)이 설정되면, 다음에 단계 S51로 진행하여 변속 개시시의 터빈 회전 속도(NT)와 변속후의 3속단에서의 터빈의 동기 회전 속도(NTJ)의 회전 속도차(NT-NTJ)에 기초하여 듀티율 보정량(△DA)을 설정한다. 이 듀티율 보정량(△DA)은 도6에 실선 또는 2점 차선으로 도시한 바와 같은 맵에 기초하여 설정한다.
도6에 실선 또는 2점 차선으로 도시한 바와 같이, 듀티율 보정량(△DA)은 회전 속도차(NT-NTJ)가 작은 영역에서는 크고, 회전 속도차(NT-NTJ)가 소정치(NX) 이상이 되면 회전 속도차(NT-NTJ)가 커질수록 작아지도록 설정되어 있다. 이것은 일반적으로 차속이 높을수록, 즉 회전 속도차(NT-NTJ)가 클수록 마찰 결합 요소의 결합에 시간이 걸리는 경향이 있고, 반대로 말하면 차속이 낮고 회전 속도차(NT-NTJ)가 작을수록 마찰 결합 요소의 결합에 필요로 하는 시간이 짧아지게 되는 경향이 있기 때문이다.
또, 이 보정량(△DA)은 후술하는 바와 같이 기준 듀티율(DA2)에 가산 보정되는데, 기준 듀티율(DA2)의 설정에 따라서는 보정량(△DA)이 항상 0 이상의 값을 갖도록 설정되기도 하고(도6의 실선 참조), 또는 마이너스 값을 갖도록 설정되기도 한다(도6의 2점 차선 참조).
보정량(△DA)을 설정하면, 다음에 단계 S52로 진행한다.
단계 S52에서는 기준 듀티율(DA2)과 듀티율 학습치(DAL)와 보정량(△DA)에 기초하여 개시 공급 유압에 관한 피드백 제어 듀티율(DU1)을 수학식 B1로부터 산출한다(공급 유압 설정 수단).
[수학식 B1]
여기서, 듀티율 학습치(DAL)는 피드백 제어 개시시에 있어서의 기준 듀티율(DA2)을 적정치로 보정하는 값이고, 후술하는 바와 같이 학습에 의해 설정 보정된다.
다음의 단계 S62 이후는 피드백 제어를 실시하는 단계이고, 우선 단계 S62에서는 결합측 듀티율(DC)을 다시 피드백 제어 듀티율(DU1)로 설정한다. 다음의 단계 S64에서는 현재의 차속(V)을 차속 센서(8)로부터의 입력 신호에 기초하여 산출한다. 그리고, 단계 S66에 있어서 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]을 구한다. 이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]은 차속(V)의 일차 함수로 나타내어지는 것이며, 이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]과 차속(V)의 관계는 변속을 소정의 변속 시간(tSFT)(예를 들어, 0.7 sec)으로 완료하기 위해 실험 등에 의해 설정되고, 미리 ECU(6)에 맵으로서 기억되어 있다. 따라서, 여기서는 이 맵으로부터 현재의 차속(V)에 대응하는 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]을 판독한다. 업 시프트시에 있어서는 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]은 마이너스 값으로 표시되고, 이 값은 차속(V)이 커질수록 마이너스 방향으로 증가하며, 그 변화 구배가 커진다.
다음의 단계 S68은 변속이 종료에 가까워졌는지의 여부를 판별하는 단계이고, 터빈 회전 속도(NT)와 변속후의 3속단에서의 동기 회전 속도(NTJ)의 차(NT-NTJ)가 소정치(△NC) 이하인지의 여부가 판별된다. 판별 결과가 아니오(부정)인 경우에는 아직 변속은 종료에 가까워지지 않았다고 판정할 수 있고, 이 경우에는 다음에 단계 S69로 진행한다.
단계 S69에서는 현재의 터빈 속도 변화율(NT')을 터빈 속도(NT)의 실측치에 기초하여 산출한다. 그리고, 단계 S70에 있어서 그 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 단계 S66에 있어서 구한 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]의 마이너스측의 소정의 허용치(X1)(예를 들어, 3 REV/s2) 범위 이하인지의 여부가 판별된다. 단계 S70의 판별 결과가 예(긍정)로 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 목표 터빈 속도변화율[NT'(V)]의 소정의 허용치(X1) 범위 이하인 경우에는 제2 클러치(17)에 공급하는 작동 유압이 높고 결합이 너무 빠르다고 판정할 수 있으며, 이 때는 다음의 단계 S72에 있어서 피드백 제어 듀티율(DU1)을 소정의 수정치(α)만큼 작게 한다(DU1=DU1-α). 이에 의해, 제2 클러치(17)에 공급되는 작동 유압이 감소하고, 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]에 가까워지게 된다. 한편, 단계 S70의 판별 결과가 아니오(부정)로 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]의 마이너스측의 소정의 허용치(X1) 범위보다 큰 경우에는 다음에 단계 S74로 진행한다.
단계 S74에서는 이번에는 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]의 플러스측의 소정의 허용치(X1)(예를 들어, 3 REV/s2) 범위 이상인지의 여부가 판별된다. 판별 결과가 예(긍정)로 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]의 소정의 허용치(X1) 범위 이상인 경우에는 제2 클러치(17)에 공급하는 작동 유압이 낮고 결합이 느리다고 판정할 수 있으며, 다음의 단계 S72에 있어서 피드백 제어 듀티율(DU1)을 소정의 수정치(α)만큼 크게 한다(DU1=DU1+α). 한편, 단계 S74의 판별 결과가 아니오(부정)로 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]의 플러스측의 소정의 허용치(X1) 범위보다 작은 경우에는 다음에 단계 S78로 진행한다.
단계 S78에서는 단계 S70과 단계 S74의 양 쪽의 판별 결과에 의해, 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 마이너스측과 플러스측의 소정의 허용치(X1) 범위내에 있고, 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]과 대략 동일한 값이라고 판정할 수 있으므로, 피드백 제어 듀티율(DU1)을 수정하지 않는다(DU1=DU1). 단계 S72, 단계 S76 또는 단계 S78을 실행하면, 단계 S62로 복귀하여 듀티율(DC)로 수정한 피드백 제어 듀티율(DU1)을 재설정한다. 이 DU1의 재설정은 단계 S68에서의 판별 결과가 아니오(부정)로 터빈 회전 속도(NT)와 변속후의 3속단에서의 동기 회전 속도(NTJ)의 차(NT-NTJ)가 소정치(△NC)보다 큰 값인한 반복해서 실시되고, 이에 의해 피드백이 행해진다.
피드백 제어가 진행하여, 단계 S68의 판별 결과가 예(긍정)로 터빈 회전 속도(NT)와 변속후의 3속단에서의 터빈 회전 속도(NTJ)의 차(NT-NTJ)가 소정치(△NTC) 이하로 되면 변속이 종료에 가까워졌다고 판정할 수 있으며, 이 경우에는 다음에 단계 S80으로 진행한다. 또한, 이 터빈 회전 속도(NT)와 변속후의 3속단에서의 터빈 회전 속도(NTJ)의 차(NT-NTJ)가 소정치(△NC) 이하로 된 시점을 도10에 도시한 바와 같이 FF 시점으로 한다.
단계 S80에서는 결합측 듀티율(DC)을 소정 시간(tE1)에 걸쳐서 듀티율(DE)로한다. 이 듀티율(DE)은 피드백 제어 듀티율(DU1)보다도 적당하게 높은 듀티율이다.
그리고, 소정 시간(tE1)이 경과하면 단계 S82로 진행하고, 그 후의 소정 시간(tE2)은 수학식 C2와 같이 결합측 듀티율(DC)을 소정의 구배(ｒ)로 상승시킨다.
[수학식 B2]
또한, tt는 FF 시점부터 소정 시간(tE1)만큼 경과한 시점을 기점으로 한 경과 시간을 나타낸다.
그리고, 이 소정 시간(tE2)이 경과하면, 마지막으로 단계 S84에 있어서 듀티율(DC)을 100 %로 한다.
이와 같이, 변속의 종료시에 있어서 결합측 듀티율(DC)을 소정 시간(tE1)에 걸쳐서 피드백 제어 듀티율(DU1)보다도 적당하게 높은 듀티율(DE)로 하고(단계 S80), 그 후 다시 결합측 듀티율(DC)을 소정의 구배(ｒ)로 상승시킨(단계 S82) 다음에 듀티율(DC)을 100 %로 하므로(단계 S84), 듀티율(DC)을 100 %로 했을 때 발생하는 시프트 쇼크를 삭감할 수 있다.
그리고, 변속 종료 시점(SF 시점)이 되면 제2 클러치(17)는 완전하게 결합하게 되고, 일련의 2-3 업 시프트는 종료한다.
이상과 같이, 결합측 제어가 실시되어 듀티율(DC)의 피드백 제어가 행해짐으로써, 항상 감시되는 현재의 터빈 속도 변화율(NT')이 목표 터빈 속도 변화율[NT'(V)]로부터 벗어나는 경우라도 듀티율(DC)을 결정하는 피드백 제어 듀티율(DU1)이 수정되고, 결합측 제2 클러치(17)에 공급되는 작동 유압이 적정하게 가감 제어되어 양호하고 신속한 변속이 달성된다.
결합측 제어를 실행하면, 도7의 LF 업 시프트 제어의 과정으로 복귀하여 단계 S17을 실행한다. 단계 S17에서는 업 시프트가 종료했는지의 여부[터빈 회전 속도(NT)가 3속단에서의 동기 회전 속도(NTJ)에 도달했는지의 여부]를 판별한다. 판별 결과가 아니오(부정)로 업 시프트가 아직 종료하지 않은 경우에는 해방측 제어 및 결합측 제어를 계속한다. 한편, 판별 결과가 예(긍정)로 업 시프트가 종료했다고 판정된 경우에는 다음에 단계 S18로 진행한다.
단계 S18 내지 단계 S24는 각종 학습, 즉 정지 시간(tF), 유압 해방 시간(tR), 및 듀티율 학습치(DAL)의 학습을 행하는 단계이다. 이들 정지 시간(tF), 유압 해방 시간(tR) 및 듀티율 학습치(DAL)의 학습은 예를 들어 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 모두 공지의 기술로 실시할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략한다.
이와 같이 각 학습을 끝내면, 일련의 2-3 업 시프트 제어를 종료한다.
이상과 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 LF 업 시프트시의 결합측 제어에 있어서는 결합측 마찰 결합 요소, 즉 제2 클러치(17)에 공급하는 작동 유압의 듀티율(DC)을 회전 속도차(NT-NTJ)에 따른 듀티율 보정량(△D)에 의해 보정 처리한 다음에 설정하므로, 제2 마찰 결합 요소를 결합시키는 타이밍을 회전 속도차(NT-NTJ), 즉 차속에 따라서 최적의 것으로 설정할 수 있다.
즉, 출력 토크가 소정치 이하인 상황에서의 업 시프트 절환(리프트 풋 업 시프트)의 경우, 변속전과 변속후의 터빈측 회전 속도차(NT-NTJ)는 차속에 따라서 다르고, 이 회전 속도차(NT-NTJ)에 따라서 마찰 결합 요소를 결합시키는 최적 타이밍도 다르다.
이에 대하여, 본 장치에서는 공급 유압 설정 수단에서는 듀티율 보정량(△D)에 의해 보정 처리한 다음에 듀티율(DC)을 설정하므로, 상기 제2 마찰 결합 요소를 결합시키는 타이밍을 차속에 따라서 최적의 것으로 설정할 수 있고, 제2 마찰 결합 요소의 결합 타이밍이 너무 빠른 경우에 있어서의 구동계의 쇼크나, 제2 마찰 결합 요소의 결합 타이밍이 너무 느린 경우에 있어서의 구동계의 쇼크 및 차량의 돌출감 등의 발생을 억제할 수 있다.
예를 들어, 도11의 (a1) 내지 (d1), (a2) 내지 (d2)는 본 발명을 적용하지 않은 경우의 LF 업 시프트[(a1), (a2) 참조]에 의한 저차속시, 고차속시의 각 시간 변화의 일예를 도시한다. 여기서는 초기 유압을 차속의 고속시의 동기 타이밍에 맞추고 있으며[(d1), (d2) 참조], 이로 인해 저속시에 초기 결합 압력이 너무 낮아지게 되고, (c1)에 도시한 바와 같이 동기 타이밍보다도 늦게 결합하기 시작하므로, (b1)에 도시한 바와 같이 토크 쇼크를 초래한다. 이에 대하여, 본 장치에 따르면 도11의 (c3), (d3)에 도시한 바와 같이, 듀티율 보정량(△DA)에 의해 증가 보정 처리한 다음에 듀티율(DC)을 설정하므로[(d3) 참조], 저속시에 초기 결합 압력이 적당하게 증가되고, (c3)에 도시한 바와 같이 동기 타이밍에 맞추어 결합하기 시작하므로, 토크 쇼크를 초래하지 않고 원활하게 변속이 행해진다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했는데, 본 발명은 이러한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 2-3 업 시프트 변속 제어에 대하여 예시했지만, 1-2 업 시프트, 3-4 업 시프트 등에 대해서도 상기 변속 제어는 마찬가지로 실행된다.
또, 상기 실시 형태에서는 전진 4단이 달성 가능한 자동 변속기(2)에 대하여 설명했지만, 상기 각 제어는 적어도 전진 2단 이상의 변속단을 갖는 자동 변속기이면 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다.
이상 상세하게 기술한 바와 같이, 본 발명의 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치에 따르면, 내연 기관의 출력이 소정치 이하인 상황에서의 업 시프트 절환(리프트 풋 업 시프트)시에 공급 유압 설정 수단이 제1 변속단으로부터 제2 변속단으로 절환한 경우의 유체 커플링의 입력측 회전 속도차에 따라서 제2 마찰 결합요소에 공급하는 개시 공급 유압을 설정하므로, 제2 마찰 결합 요소를 결합시키는 타이밍을 차속에 따라서 최적의 것으로 설정할 수 있고, 제2 마찰 결합 요소의 결합 타이밍이 너무 빠른 경우에 있어서의 구동계의 쇼크와, 제2 마찰 결합 요소의 결합 타이밍이 너무 느린 경우에 있어서의 구동계의 쇼크 및 차량의 돌출감 등의 발생을 억제할 수 있다.

Claims (5)

  1. 내연 기관의 구동력이 유체 커플링을 거쳐서 전달되는 기어 변속 기구를 구비한 자동 변속기로서, 변속단 절환시에는 상기 기어 변속 기구의 제1 마찰 결합 요소로의 유압을 해방하여 그 결합을 해제하는 한편, 제2 마찰 결합 요소에 유압을 공급하여 상기 제2 마찰 결합 요소를 결합시킴으로써 제1 변속단으로부터 제2 변속단으로의 절환을 달성 가능하게 하고, 변속단 절환중 상기 제2 마찰 결합 요소로의 공급 유압을 피드백 제어하는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서,
    차속 또는 이에 대응하는 매개 변수값에 기초하여 상기 제1 변속단으로부터 상기 제2 변속단으로 절환한 경우의 상기 유체 커플링의 출력측 회전 속도차를 산출하는 회전 속도차 산출 수단과,
    상기 변속단 절환이, 상기 내연 기관의 출력이 소정치 이하인 상황에서의 업 시프트 절환인 경우, 상기 피드백 제어 개시 직전에 상기 제2 마찰 결합 요소에 공급하는 개시 공급 유압을 상기 회전 속도차에 기초하여 설정하는 공급 유압 설정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급 유압 설정 수단은 상기 피드백 제어 개시 직전에 상기 유체 커플링의 출력측에 작용하는 토크에 기초하여 상기 개시 공급 유압의 기본값을 설정하고, 상기 기본값을 상기 회전 속도차에 기초하여 보정함으로써 상기 개시 공급 유압을 설정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기의 회전 속도차에 기초한 보정에 의해 상기 회전 속도차가 작은 영역에서는 상기 회전 속도차가 큰 영역보다도 상기 개시 공급 유압이 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기의 회전 속도차에 기초한 보정에 의해 상기 회전 속도차가 소정치보다도 작은 영역에서는 상기 개시 공급 유압이 대략 일정하게 설정되고, 상기 회전 속도차가 소정치보다도 큰 영역에서는 상기 개시 공급 유압이 상기 회전 속도차의 증대에 따라서 작아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기의 회전 속도차에 기초한 보정은 미리 설정된 맵에 기초하여 행해지는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 변속기의 변속 제어 장치.
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