KR20100111973A

KR20100111973A - 자동변속기의 변속 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100111973A
Application number: KR1020090030477A
Authority: KR
Inventors: 김진일
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-10-18

Abstract

본 발명은 자동변속기가 장착된 차량이 감속 주행 중 설정된 조건이 만족되면 중립제어를 수행하여 연비개선 및 NVH(Noise Vibration Harshness)개선을 제공하는 것이다.

본 발명은 감속 주행중에 검출되는 정보가 중립제어조건을 만족하는지 판단하는 과정, 중립제어조건을 만족하면 설정된 변속단 이하의 변속단에서 공통적으로 동작되는 제1결합요소를 해제하고, 변속단별 제2결합요소를 정상적으로 작동시켜 중립제어를 실행하는 과정, 중립제어의 해제조건을 만족하면 정상제어를 실행하는 과정을 포함한다.

자동변속기, 감속, 중립제어, NVH

Description

자동변속기의 변속 제어장치 및 방법{SYSTEM FOR SKIP SHIFT CONTROL OF AUTOMATIC TRANSMISSION VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 자동변속기에 관한 것으로, 더 상세하게는 감속 주행 중 설정된 조건이 만족되면 중립제어를 수행하여 연비 개선 및 NVH(Noise Vibration Harshness) 개선을 제공하는 자동변속기의 변속 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 적용되는 자동변속기는 주행속도와 스로틀 밸브의 개도량 및 자동차의 제반조건에 따라 변속제어수단(TCU)이 다수의 액추에이터를 작동시켜 유압을 제어함으로써, 목표 변속단으로 자동 변속이 이루어지게 하는 것이다.

즉, 운전자가 시프트 레버(Shift Lever)로 원하는 레인지(Range)를 선택하면 매뉴얼 밸브의 포트 변환이 이루어지고, 변속제어수단은 듀티(Duty) 제어로 액추에이터를 작동시켜 오일펌프로부터 공급되는 유압에 의해 변속기어 매카니즘이 선택적으로 작동되어 자동변속이 이루어지도록 한다.

이와 같은 원리에 따라 작동되는 자동변속기는 목표 변속단으로 변속이 실행되는 경우 작동상태에서 작동 해제되는 마찰요소와 작동 해제상태에서 작동상태로 변환되는 마찰요소를 보유하게 되고, 이들 마찰요소의 작동은 공급되는 유압에 의 해 실행되며 작동 해제 및 작동 시작 타이밍에 따라 자동변속기의 성능이 결정되므로 보다 나은 변속성능 향상을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

현재의 6속 자동변속기는 도 5에 도시된 바와 같이, 가속페달 변위가 검출되지 않는(APS = 0%)의 주행 상태에서 관성력에 의하여 속도가 감소되면 스로틀 밸브의 개도율과 차속의 조건으로 설정되는 변속 패턴에 따라 정지전 6속 → 5속 → 4속 → 3속 → 1속의 형태로 다운 변속을 수행한다.

이때 운전자의 가속의지가 없는 비구동 영역에서 연료가 지속적으로 소모되고, 토크 컨버터 내부의 터빈과 임펠러 사이의 슬립에 따른 에너지 손실이 발생되어 연비 악화를 초래시키며 도시된 바와 같이 낮은 변속단의 영역에서 연료 소비량이 가중된다.

따라서, 종래의 자동차에서는 상기한 조건에서 연비를 향상 위하여 댐퍼 클러치를 직결시켜 연료차단제어를 수행하고 있으나, 감속 중 댐퍼 클러치 직결을 위한 영역이 매우 제한적인 단점이 있다.

또한, 감속 주행 중에 급정차(Heavy Brake)를 하는 경우 정지전 변속이 순차적으로 지연되어 정차 후에 정지전 3속 →1속의 변속으로 터빈 회전수가 엔진 회전수 보다 급격하게 낮게 형성되어 심각한 충격을 발생시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 가속페달의 답력이 검출되지 않는 파워 오프(APS = 0%)의 감속 주행 중 설정된 특정의 조건이 만족되면 중립제어를 수행하여 연비개선을 제공하고, 무부하의 주행을 제공하여 NVH 특성을 향상시키기 위한 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자동변속기의 변속 제어장치는, 차량의 운행에 따른 제반적인 정보를 검출하는 차량정보 검출부; 상기 차량정보 검출부의 정보를 분석하여 감속 주행중이고, 설정된 조건을 만족하면 중립제어를 실행하는 제어부; 제어부에서 인가되는 제어전류에 따라 작동되어 중립제어를 실행하는 액추에이터를 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 자동변속기의 변속 제어방법은, 감속 주행중에 검출되는 정보가 중립제어조건을 만족하는지 판단하는 과정; 중립제어조건을 만족하면 설정된 변속단 이하의 변속단에서 공통적으로 동작되는 제1결합요소를 해제하고, 변속단별 제2결합요소를 정상적으로 작동시켜 중립제어를 실행하는 과정; 중립제어해제조건을 만족하면 정상제어를 실행하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명에 따른 자동변속기 탑재 차량은 감속 주행 중 설정된 조건에서 중립제어를 실행함으로써 연비개선을 제공하고, 다운 변속에서 무부하의 주행을 제공하여 NVH 특성이 향상되는 효과가 기대된다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 차량정보 검출부(100)와 제어부(200) 및 액추에이터(300)를 포함한다.

차량정보 검출부(100)는 차량의 운행에 따른 제반적인 상태정보를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

상기 차량정보 검출부(100)는 시프트 레버로 선택되는 변속단 레인지의 정보를 검출하는 인히비터 스위치(101), 가속페달의 변위 정보를 검출하는 가속페달 검출부(102), 브레이크 페달의 답력을 검출하는 브레이크 검출부(103), 차속과 스로틀 개도에 따라 현재 동기되어 있는 변속단을 검출하는 변속단 검출부(104), 변속기의 출력축 회전수로부터 주행 차속을 검출하는 차속 검출부(105), 엔진을 순환하는 냉각수의 온도를 검출하는 수온 검출부(106), 변속기에 구비되는 다양한 작동요소를 동작시키는 오일의 온도를 검출하는 유온검출부(107)를 포함한다.

제어부(200)는 상기 차량정보 검출부(100)의 제반적인 정보를 분석하여 가속페달의 변위가 검출되지 않는 상태의 감속 주행중이고, 설정된 조건을 만족하면 중 립제어를 실행하여 불필요한 동력 손실과 단계적인 다운 변속이 발생되지 않도록 함으로써, 연비 개선과 NVH 성능 향상, 다운 변속에서 변속 걸림감이 발생되지 않도록 한다.

상기 제어부(200)는 하기의 모든 조건이 만족되는 경우에 한하여 중립제어를 실행하고, 하기의 조건 중에서 어느 하나라도 만족하지 않으면 중립제어를 해제하고 정상제어를 실행한다.

1. 인히비터 스위치(101)를 통해 검출되는 변속단 레인지가 "D" 레인지이다.

2. 가속페달 검출부(102)를 통해 검출되는 가속페달의 변위가 0%로 운전자가 가속페달을 작동시키지 않는 상태이다.

3. 브레이크 검출부(103)를 통해 검출되는 브레이크 페달의 답력이 설정된 기준값 이상인 상태로, 제동 제어가 실행되는 상태이다.

4. 변속단 검출부(104)를 통해 검출되는 차속과 스로틀 개도에 따른 현재의 변속단이 설정된 변속단 이하로, 감속에 따라 다운 변속이 발생되는 상태이다.

5. 댐퍼 클러치 직결 제어 및 연료차단제어가 실행되지 않는 상태이다.

6. 차속검출부(105)를 통해 검출되는 차량의 감속도가 설정된 음수값 이하이다.

7. 구배도가 설정된 하한 구배도와 상한 구배도의 사이에 포함되는 상태로 평지수준의 조건이다.

8. 수온검출부(106)를 통해 검출되는 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 이상이다.

9. 유온검출부(107)를 통해 검출되는 변속기 오일의 온도가 하한 설정온도 이상이고 상한 설정온도 이하의 상태이다.

상기 제어부(200)는 변속단별 2개의 결합요소 중에서 제1결합요소는 해제하고 다른 제2결합요소는 결합 상태 유지시켜 마치 "N" 레인지와 유사한 무부하 상태로 이행시켜 중립제어를 실행시킨다.

상기 제어부(200)는 해제된 제1결합요소에 대하여 엔진 회전수와 터빈회전수의 슬립량을 피드백 제어를 통해 일정 유압으로 유지시켜 동력전달 임계점을 유지시켜, 중립제어의 해제에 따라 제1결합요소가 재결합되는 경우 급속한 체결에 따른 위화감이 발생되지 않도록 하고, 신속한 변속 응답성이 제공되도록 한다.

액추에이터(300)는 결합요소 및 해제요소를 작동시키는 다수개의 솔레노이드 밸브로, 상기 제어부(200)에서 인가되는 제어전류에 따라 작동되어 중립제어 및 중립해제를 실행한다.

전술한 바와 같은 기능이 포함되는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.

본 발명에 따른 자동변속기를 장착한 차량이 운행되면(S101) 차량정보검출부(100)는 운행에 따른 제반적인 차량의 상태정보 및 운전정보, 예를 들어 시프트 레버로 선택된 변속단 레인지, 가속페달의 변위, 브레이크 페달의 답력, 차속과 스로틀 개도에 따라 동기된 현재의 변속단, 차속, 냉각수의 온도, 변속기 오일의 온도 등의 정보를 검출하여 제어부(200)에 인가한다(S102).

이때, 제어부(200)는 검출되는 제반적인 운전정보 및 차량정보를 분석하여 설정된 중립제어조건을 만족하는지 판단한다(S103).

상기 중립제어조건은 하기의 조건을 모두 만족시키는 상태이며 어느 하나라도 만족시키지 못하면 정상제어를 실행한다.

1. 변속단 레인지가 "D" 레인지이다.

2. 가속페달의 변위가 0%로 운전자가 가속페달을 작동시키지 않는 상태이다.

3. 브레이크 페달의 답력이 설정된 기준값 이상으로 제동제어가 실행되는 상태이다.

4. 현재된 동기된 변속단이 설정된 변속단 이하이다. 예를 들어 6속 자동변속기인 경우 4속 이하의 상태이다.

5. 댐퍼 클러치 직결제어 및 연료차단제어가 실행되지 않는 상태이다.

6. 차량의 감속도가 설정된 음수값 이하이다.

7. 구배도가 설정된 하한 구배도와 상한 구배도의 사이에 포함되는 상태로 평지수준의 값이다.

8. 냉각수의 온도가 설정된 기준값 이상이다.

9. 변속기 오일의 온도가 하한 설정값 이상이고 상한 설정값 이하의 상태이다.

상기 S103의 판단에서 상기한 조건을 모두 만족하는 상태로 중립제어의 조건이면 제1결합요소를 해제하고 제2결합요소의 결합을 유지하는 동작으로 중립제어를 실행한다(S104).

상기의 중립제어에 대하여 부연 설명하면 다음과 같다.

자동변속기는 변속단은 브레이크 또는 클러치로 구성되는 2개의 결합요소의 작동에 의하여 동력 전달이 가능한 인 기어(in gear) 상태가 되며, 설정된 변속단 이하에서는 각 단별로 동일한 결합요소를 포함하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 6속 자동변속기인 경우 4속 이하에서는 결합요소B1(언더 브레이크)를 공통적으로 사용한다.

따라서, 중립제어조건을 만족하는 경우 제어부(200)는 액추에이터(300)를 통해 제1결합요소인 B1(언더 브레이크)을 해제하고, 다른 하나인 제2결합요소만을 결합하여 마치 "N" 레인지와 유사한 무부하 상태로 이행시킨다.

이때, 해제된 제1결합요소는 엔진회전수와 터빈회전수의 슬립량에 따라 피드백 제어를 실행하여 일정 유압이 유지되도록 함으로써, 제1결합요소는 동력전달 임계값에서 슬립이 유지된다.

따라서, 중립제어 중에 재가속이 발생하는 경우 제1결합요소가 급격하게 결합함에 따른 위화감이 발생되는 것을 방지하고, 재가속에 따른 응답성을 확보한다.

상기 동력 전달 임계점에서는 도 3에 도시된 바와 같이 설정 차속 이상이면 역슬립이 발생되므로 음수로 목표 슬립량(△S1)이 제어되고, 설정 차속 이하에서는 정슬립이 발생되므로 양수로 목표 슬립량(△S2)이 제어된다.

상기 제2결합요소는 차속과 스로틀 밸브의 개도율에 따른 변속 패턴에 따라 다운 변속에 따른 변속단별 변경 제어가 실행된다.

상기한 중립제어에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 6속에서 C1 및 B2가 결합요소로 작동되고, 5속에 서 C1 및 C2가 결합요소로 작동되므로, 6속과 5속에서 C1은 공통적으로 사용되는 제1결합요소가 되며, 차속과 스로틀 개도의 조건에 따라 C2 혹은 B2가 제2결합요소로 선택적 결합되어 변속단이 결정된다.

그리고, 4속에서 B1 및 C1이 결합요소로 작동되고, 3속에서 B1 및 C2가 결합요소로 작동되며, 2속에서 B1 및 B2가 결합요소로 작동되고, 1속에서 B1 및 F1이 결합요소로 작동되므로, 4속 내지 1속에서 B1은 공통적으로 사용되는 제1결합요소가 되고, 차속과 스로틀 개도의 조건에 따라 C1이나 C2 혹은 B2 혹은 F1이 제2결합요소로 선택적 결합되어 변속단이 결정된다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1결합요소로 C1을 결합하고 제2결합요소로 C2를 결합한 5속 주행에서 정지를 위한 감속 주행이 발생되면 C2의 제어압이 해제됨과 동시에 4속의 제1결합요소인 B1의 제어압이 작동되어 결합된다.

상기한 감속 주행의 상태에서 중립제어조건을 만족하면 제1결합요소인 B1의 제어압을 일부 해제시켜 동력전달 임계점에서 슬립을 유지하고, 제2결합요소인 C1의 제어압은 정상적으로 유지함으로서 중립제어를 실행한다.

상기한 바와 같이 설정된 변속단 이하의 변속단에서 공동적으로 사용되는 제1결합요소인 B1의 제어압을 일부 해제시켜 동력전달 임계점에서 슬립을 유지시키는 중립제어의 상태에서 차속과 스로틀 밸브의 개도에 따라 결정되는 하향 변속단의 조건이 만족되면 3속의 제2결합요소인 C2의 제어압을 정상적으로 제어한다.

이때, 도시된 바와 같이, 제1결합요소인 B의 제어압은 동력전달 임계점에서 목표 슬립량(△S1 혹은 △S2)으로 슬립을 유지한다.

상기한 바와 같이 감속중에 제1결합요소의 제어압을 조정하여 제1결합요소를 동력전달 임계점에서 슬립시켜 중립제어를 수행하는 상태에서 중립해제조건을 만족하는지 판단하고(S105), 해제조건이면 정상제어로 복귀한다(S106).

상기한 중립제어는 시프트 레버의 "D" 레인지에서 차속이 "0KPH"인 완전 정차시에 수행되는 통상적인 중립제어의 확장 응용 제어로직으로 차속이 "0KPH"가 아닌 감속중에 실행되는 중립제어이며, 차속과 스로틀 개도의 조건에 따라 결정되는 변속단 별 유압제어가 수반되는 특징이 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어절차를 도시한 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어절차를 도시한 타이밍도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 6속 자동변속기의 변속단별 작동요소를 도시한 도면이다.

도 5는 종래의 6속 자동변속기의 감속 중 다운 변속제어를 도시한 도면이다. <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 차량정보 검출부 200 : 제어부

300 : 액추에이터

Claims

차량의 운행에 따른 제반적인 정보를 검출하는 차량정보 검출부;

상기 차량정보 검출부의 정보를 분석하여 감속 주행중이고, 설정된 조건을 만족하면 중립제어를 실행하는 제어부;

상기 제어부에서 인가되는 제어전류에 따라 작동되어 중립제어를 실행하는 액추에이터;

를 포함하는 자동변속기의 변속 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 차량정보 검출부는,

시프트 레버로 선택되는 변속단 레인지의 정보를 검출하는 인히비터 스위치;

가속페달의 변위 정보를 검출하는 가속페달 검출부;

브레이크 페달의 답력을 검출하는 브레이크 검출부;

차속과 스로틀 개도에 따라 동기된 변속단을 검출하는 변속단 검출부;

주행 차속을 검출하는 차속 검출부;

냉각수의 온도를 검출하는 수온 검출부;

자동변속기 오일의 온도를 검출하는 유온검출부;

포함하는 자동변속기의 변속 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는, ① 변속단 레인지가 "D" 레인지, ② 가속페달 변위가 0%, ③ 브레이크 페달의 답력이 설정된 기준값 이상, ④ 차속과 스로틀 개도에 따른 변속단이 설정된 변속단 이하, ⑤ 댐퍼 클러치 직결제어 및 연료차단제어가 실행되지 않는 상태, ⑥ 차량의 감속도가 설정된 음수값 이하, ⑦ 구배도가 설정된 하한 구배도와 상한 구배도의 사이에 포함되는 평지의 값, ⑧ 냉각수의 온도가 설정된 기준온도 이상, ⑨ 변속기 오일의 온도가 하한 설정온도 이상이고 상한 설정온도 이하인 모든 조건을 만족하는 경우에 한하여 중립제어를 실행하는 자동변속기의 변속 제어장치.
제3항에 있어서,

상기 제어부는 제3항의 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않으면 중립제어를 해제하고 정상제어를 실행하는 자동변속기의 변속 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 변속단별 2개의 결합요소 중에서 제1결합요소는 해제하고 다른 제2결합요소에 대해서는 정상 결합을 유지시켜 중립제어를 실행하는 자동변속기의 변속 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 중립제어 상태에서 제1결합요소에 대하여 동력 전달 임계점에서 슬립제어를 실행하는 자동변속기의 변속 제어장치.
제6항에 있어서,

상기 제어부는 엔진회전수와 터빈회전수의 피드백 제어를 통해 동력 전달 임계점에서 목표 슬립량을 유지시키는 자동변속기의 변속 제어장치.
제5항에 있어서,

상기 제1결합요소는 설정된 변속단 이하의 각 변속단에서 공통적으로 동작되는 결합요소로 지정되는 자동변속기의 변속 제어장치.
감속 주행중에 검출되는 정보가 중립제어조건을 만족하는지 판단하는 과정;

중립제어조건을 만족하면 설정된 변속단 이하의 변속단에서 공통적으로 동작되는 제1결합요소를 해제하고, 변속단별 제2결합요소를 정상적으로 작동시켜 중립제어를 실행하는 과정;

중립제어의 해제조건을 만족하면 정상제어를 실행하는 과정;

을 포함하는 자동변속기의 변속 제어방법.
제9항에 있어서,

상기 중립제어조건은 변속단이 "D" 레인지, 가속페달 변위가 0%, 브레이크 페달의 답력이 기준값 이상, 동기된 변속단이 설정된 변속단 이하, 댐퍼 클러치 직결 제어 및 연료차단제어가 실행되지 않는 상태, 차량의 감속도가 설정된 음수값 이하, 평지 주행, 냉각수 온도가 기준온도 이상, 변속기 오일의 온도가 하한 설정온도 이상이고 상한 설정온도 이하인 모든 조건을 만족하는 조건으로 설정되는 자동변속기의 변속 제어방법.
제9항에 있어서,

상기 제1결합요소에 대하여 엔진회전수 및 터빈회전수의 피드백을 통해 동력 전달 임계점에서 목표 슬립량으로 슬립을 유지시키는 자동변속기의 변속 제어방법.
제9항에 있어서,

상기 중립제어에서 제2결합요소는 차속과 스로틀 개도로 결정되는 변속 패턴에 따라 변속단 별로 정상 결합하는 자동변속기의 변속 제어방법.