KR100456754B1 - 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치 - Google Patents

Abstract

항상, 대략 일정한 시간으로 스로틀개도의 설정이 되고, 쇼크가 발생하거나 위화감을 주지 않는 동기맞물림식 자동변속기를 얻는다.

차량에 탑재된 내연기관(1)과는 전자클러치(2)를 통해서 결합되고, 다른 기어비의 다수의 변속기어를 갖는 변속기(3)와, 이 변속기(3)의 기어를 전환하는 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)와, 내연기관(1)의 회전속도를 제어하는 스로틀밸브(9)와 이 스로틀밸브(9)를 조작하는 스로틀엑추에이터(11)와, 소정의 프로그램에 따라 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)에 신호를 부여하고, 기어를 전환해서 변속제어를 하는 동시에 스로틀밸브(9)의 목표개도의 연산과 실제의 개도의 검지를 하고, 변속제어종료시에 기어전환의 완료를 판정해서 스로틀엑추에이터(11)를 조작해서, 스로틀밸브 (9)의 목표개도와 실제의 개도의 차에 따른 속도로 목표개도위치까지 이행시키는 제어수단(4)을 구비하였다.

Description

동기맞물림식 자동변속기의 제어장치{SYNCHRONOUS MESH-TYPE AUTOMATIC TRANSMISSION CONTROL SYSTEM}

본 발명은, 변속조작시에 단시간에 스로틀밸브의 개도를 목표개도로 설정하는 것이 가능한 차량용의 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치에 관한 것이다.

자동변속기를 사용한 차량에서의 클러치조작과 스로틀조작에 관한 제어방법으로는 예를 들면 일본국 특개평 60-35633호 공보에 그 일예가 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 기술은, 변속동작개시시에는 클러치를 해방할 때의 클러치해방속도와 스로틀폐속도를 제어하는 것으로, 클러치의 단접을 제어하는 엑추에이터와, 스로틀의 개폐를 하는 스로틀제어수단과, 이들을 제어하는 컨트롤유닛을 구비한 것에서, 컨트롤유닛에 스로틀개도량에 대한 클러치단속도의 맵과, 스로틀개도량에 대한 스로틀폐속도의 맵을 저장해두고, 액셀페달의 밟는 량을 파라미터로 해서 클러치단속도와 스로틀폐속도와 스로틀폐속도를 제어함으로써, 클러치해방시의 쇼크나, 불로업의 경감책을 강구하는 동시에, 이 방식에 따른 변속시간의 증대를 방지하려고 하는 것이다.

이 종래기술에 개시되어 있는 바와 같이 자동변속기를 탑재한 차량에서는, 클러치의 해방시에서의 엔진의 불로업이나 쇼크를 방지하거나, 클러치의 재결합시에서의 쇼크나 엔진스톱을 방지하기 위해, 변속조작시에는 스로틀개도를 제어하고스로틀개도의 설정후에 클러치의 단접을 하고 있으나, 종래의 차량에서는 이 스로틀개도를 액셀페달의 밟는 량을 파라미터로서 제어하는 것이 통상이고, 자동변속기의 동작중에 액셀조작이 된 경우에는 스로틀엑추에이터에 의한 스로틀조작속도가 일정하므로, 액셀페달을 밟았을 때는, 스로틀개도의 설정에 시간이 걸리거나, 되돌려진 경우에는 즉시 회전이 전달되어서 쇼크가 발생하는 등 운전자에게 위화감을 주는 경우가 많았었다.

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로 변속중에 액셀조작이 되어도 항상 대략 일정한 시간으로 스로틀개도의 설정이 되고, 쇼크가 발생하거나 위화감을 주는 일이 없는 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치는 차량에 탑재된 내연기관과, 이 내연기관과는 전자클러치를 통해서 결합되고, 다른 기어비의 다수의 변속기어를 갖는 변속기와, 이 변속기의 기어를 전환해서 결합하는 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터와, 내연기관의 흡기량을 변경함으로써 회전속도를 제어하는 스로틀밸브와, 이 스로틀밸브를 액셀조작량과 변속시의 프로그램에 따라 조작하는 스로틀엑추에이터와, 소정의 프로그램에 따라 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터에 신호를 주고 기어를 전환해서 변속제어를 하는 동시에, 스로틀밸브의 목표개도의 연산과 실제의 개도의 검지를 하고, 변속조작종료시에 기어전환의 완료를 판정해서 스로틀엑추에이터를 조작하고 스로틀밸브의 목표개도와 실제의 개도의 차에 따른 속도로 목표개도위치까지 이행시키는 제어수단을 구비하도록 한 것이다.

또 제어수단에 의한 스로틀밸브의 이행속도가 제어장치에 저장된 제어맵에 준거하고, 연산주기마다 결정되도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 변속기구의 구성설명도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 동작설명용 특성도.

도 4은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 동작설명용 특성도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 동작설명용 플로차트.

도 6는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 스로틀 조작특성도의 일예.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 내연기관, 2 : 전자클러치,

3 : 변속기, 4 : 제어수단,

5 : 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터, 6 : 시프트ㆍ셀렉트위치센서,

7 : 스로틀포지션센서, 9 : 스로틀밸브,

10 : 액셀포지션센서, 11 : 스로틀엑추에이터,

15 : 카운터축, 16 : 출력축,

17 ~ 21 : 변속기어, 22a ~ 22c : 결합기구,

23,24,26 : 회전속도센서.

실시의 형태 1.

도 1내지 도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 구성과 동작을 설명하기 위한 것으로, 도 1은 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치의 구성도, 도 2는 변속기구의 구성설명도, 도 3과 도 4는 동작설명용의 특성도, 도 5는 동작설명용의 플로차트, 도 6은 스로틀조작특성도의 한예이다.

도 1에서, 1은 차량에 탑재된 내연기관, 2는 내연기관(1)의 크랭크축(1a)에 설치되고, 내연기관(1)과 동기맞물림식의 자동변속기(3)와의 결합을 하는 전자클러치, 4는 자동변속기(3)를 제어하는 제어수단(컨트롤유닛), 5는 제어수단(4)에 제어되고, 자동변속기(3)의 기어결합을 조작하는 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터, 6은 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)의 동작위치를 검출하는 시프트ㆍ셀렉트포지션센서, 7은 내연기관(1)의 흡기통로(8)에 설치된 스로틀밸브(9)의 개도를 검출하는 스로틀포지션센서, 10은 도시하지 않은 액셀페달의 밟는 량을 검출하는 액셀포지션센서, 11은 액셀포지션센서(10)의 출력에 따라, 또, 변속조작시에는 소정의 프로그램으로 제어수단(4)에 구동되고, 스로틀밸브(9)의 개도를 조작하는 스로틀액추에이터, 12는 제어수단(4)에 시프트위치를 부여하는 시프트레버이다.

자동변속기(3)는, 전자클러치(2)에 결합된 입력축(13)과 이 입력축(13)과는 프라이머리기어세트(14)에 의해 결합된 카운터축(15)과, 차량을 구동하는 출력축 (16)과, 카운터축(15)과, 출력축(16)간에 각각 쌍으로 설치된 1속기어세트(17)와 2속기어세트(18)와, 3속기어세트(19)와, 5속기어세트(20)와 후진기어세트(21)와, 출력축(16)에 회전방향에는 고정되고, 축방향으로 이동가능하게 장착된 결합기구(22a ),(22b),(22c)로부터 구성되어 있다. 각 기어세트(17),(18),(19),(20),(21)의 한편의 카운터축(15)측의 기어는 카운터축(15)에 고정되어 있고, 다른 쪽의 출력축 (16)측의 기어는 출력축(16)에 회전자유롭게 장착되고, 각 결합기구(22a) ~ (22c)와의 계합에 의해 그것이 개별적으로 출력축(16)과 고정되도록 구성되어 있다.

23은 입력축(13)의 회전속도를 검출하는 입력축 회전속도센서, 24는 출력축 (16)의 회전속도를 검출하는 출력축 속도센서, 25는 결합기구(22c)가 후진기어세트 (21)와 계합한 것을 검지하는 추진기어스위치, 26은 내연기관(1)의 회전속도를 검출하는 내연기관 회전속도센서, 27은 브레이크조작을 검지하는 브레이크스위치이다. 또 전자클러치(2)는 제어수단(4)에 제어되어 여자전류에 비례한 전달토크를 발생하고 내연기관(1)의 크랭크축(1a)과 자동변속기(3)의 입력축(13)과의 사이의 동력의 전달과 차단을 하도록 구성되어 있다.

시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)에 의한 자동변속기(3)의 조작의 개요를 표시한 것이 도 2의 구성설명도이다. 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)는 시프트엑추에이터 (51)와 셀렉트엑추에이터(54)로 이루어지고, 시프트엑추에이터(51)는 시프트모터 (52)와 감속기(53)로 구성되고, 시프트포지션센서(61)에 의해 시프트위치를 검출하면서 결합기구(22a ~ 22c)를 1속, 3속, 5속측과, 뉴트럴위치와, 2속, 4속, 후진측과의 3위치에 시프트한다. 또 셀렉트엑추에이터(54)는 셀렉트모터(55)와 감속기 (56)로 되어 있으며, 셀렉트포지션센서(62)에 의해 셀렉트위치를 검출하면서, 결합기구(22a)와, (22b)와 (22c)나 (22c)를 선택하도록 구성되어 있다.

자동변속기(3)의 각 기어세트(17),(18),(19),(20)은 전진용이고, 각각이 다른 기어를 갖고 있고, 이 실시의 형태에서는 전진 5단, 후진 1단의 경우를 구성예로 표시하고 있다. 각 기어세트(17),(18),(19),(20),(21)와 출력축(16)을 개별적으로 고정하는 결합기구(22a) ~ (22c)는 프라이머리기어세트(14)와 3속기어세트(19 )사이에는 결합기구(22a)가 1속기어세트(17)와 2속기어세트(18)사이에는 결합기구 (22b)가, 5속기어세트(20)와, 후진기어세트(21)사이에는 결합기구(22c)가 설치되어 있고, 셀렉트엑추에이터(54)에 의해 결합기구(22a),(22b),(22c)의 어느 하나가 선택되고, 시프트엑추에이터(51)에 의해 어느 쪽인가로 이동되게 되어 1속에서 5속까지의 전진기어의 어느 것인가, 또는 후진기어가 선택되고, 또 뉴트럴이 선택된다. 또 도 1의 구성에서는, 4속은 프라이머리기어세트(14)와 출력축(13)이 결합하도록 되어 있다.

도 3은 시프트포지션센서(61)의 시프트위치와 출력전압의 관계를 표시하고, 도 4는 셀렉트포지션센서(64)의 셀렉트위치와 출력전압의 관계를 표시하는 것이다. 시프트포지션센서(61)는 결합기구(22a ~ 22c)가 1속, 3속, 5속측에 있을 때는 전압VYA를 출력하고 이것이 제어수단(4)에 의한 시프트제어시의 목표위치전압이 된다. 마찬가지로 뉴트럴위치에서는 전압VYB가, 또 2속, 4속 후진측에 있을 때에는전압VYC가 시프트포지션센서(61)의 출력전압이고, 시프트제어시의 목표위치전압이 된다. 또 셀렉트포지션센서(64)는 5속과 후진의 전환을 하는 결합기구(22c)의 셀렉트시의 출력과 목표위치전압은 VXC이고, 3속과 4속의 전환을 하는 결합기구(22a)의 셀렉트시는 전압VXB가, 1속과 2속의 전환을 하는 결합기구(22b)의 셀렉트시는 전압VXA가 각각 출력과 목표위치전압이 된다.

제어수단(4)에 의한 변속조작은, 시프트레버(12)의 위치신호와, 액셀포지션센서(10)의 신호와, 입력축 회전속도센서(23)와 출력축 회전속도센서(24)와 내연기관 회전속도센서(26)의 각 회전속도신호를 입력하고, 제어수단(4)에 기억된 시프트패턴에 의해 주행상태에 적합한 변속단을 결정하고, 시프트ㆍ셀렉트포지션센서(6)에 의해 시프트ㆍ셀렉트위치를 검출하면서 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)를 조작함으로써 실행된다. 예를 들면 2속에서 3속으로 기어체인지할 때, 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터 (5)는 현재까지의 변속단의 2속기어(18)에서 결합기구(22b)를 이탈시켜, 목표변속단에 해당하는 결합기구(22b)를 셀렉트엑추에이터(54)가 선택하고 시프트엑추에이터(51)가 시프트해서 목표변속기어인 3속기어(19)에 결합기구(22a)를 계합시킴으로써 변속이 된다.

이때, 결합기구(22a)의 시프트와 함께 도시하지 않은 싱크로기구가 작동하고, 결합기구(22a)와 목표변속단의 기어인 3속기어(19)가 동기회전상태가 되고 이 동기회전상태가 입력축 회전속도센서(23)와 출력축 회전속도센서(24)에 의해 검출되고, 회전동기가 완료되는 동시에 최종적인 시프트가 실시되어 결합기구(22a)와 3속기어(19)가 계합된다. 이 변속동작시, 제어수단(4)은 스로틀엑추에이터(11)를조작해서 스로틀밸브(9)를 소정의 개도위치에 조르고, 전자클러치(2)의 여자전류를 오프로 해서 동기맞물림식의 자동변속기(3)를 파워오프상태로 해서 상기한 변속을 하고 또, 변속완료후, 즉 결합기구(22a)와 3속기어(19)와의 계합완료후, 전자클러치(2)의 여자전류와 스로틀엑추에이터(11)를 조작해서 내연기관(1)의 회전속도를 제어하면서 전자클러치(2)의 결합력을 강화해간다.

이 결합기구(22)와 목표기어의 계합완료후에 제어수단(4)의 제어동작은 도 5의 플로차트에 표시된대로 시행된다. 또, 도 5의 스텝(501)은 일련의 변속제어루틴에서의 변속제어의 완료를 판단하는 스텝이고, 스텝(502)이후의 루틴은 변속제어의 완료를 판단해서 실시되는 서브루틴을 표시하는 것이다. 스텝(502)에서는 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)에 의한 변속제어의 완료, 즉 기어전환이 완료되었는지의 여부가 판정된다. 이 기어전환완료의 판정은 회전동기상태에 의한 판정이나, 시프트ㆍ셀렉트포지션센서(6)에 의한 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터(5)의 위치판정에 의해 실시되고, 시프트ㆍ셀렉트포지션센서(6)에 의한 판정은 도 3과 도 4에 표시한 위치전압의 판독에 의해 실시되는 것이다.

스텝(502)에서 기어의 전환이 완료되어 있다고 판단되면 스텝(503)으로 진행하고 여기서는 타이머가 0인지 아닌지가 판정되고 0이 아니면 스텝(504)으로 진행해서 스로틀포지션센서(7)가 검출하는 실제의 스로틀개도와 제어수단(4)이 연산하는 목표스로틀개도가 비교된다. 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도가 일치하고 있지 않을 때는 스텝(505)으로 진행하고 여기서는 미리 기억되어 있는 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도의 차에 대한 스로틀조작속도의 맵에서 스로틀조작속도를결정하고, 이 스로틀조작속도가 제어수단(4)에서 스로틀엑추에이터(11)에 부여되고, 스로틀밸브(9)가 목표개도가 되도록 부여된 속도로 조작된다.

스텝(506)에서는 타이머에 초기치 a를 설정하고, 루틴을 마치고, 스텝(507)에서 리턴한다. 스텝(502)에서 기어전환이 완료되어 있지 않다고 판단되었을 때는 스텝(508)으로 진행하고 타이머에 초기치 a를 설정해서 스텝(502)에서의 기어전환완료의 판정에 대비해, 스텝(504)에서 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도가 일치해 있는 경우에는 스텝(509)으로 진행해 타이머를 하나씩 감소시킴으로써 0설정에 이르게 하고, 타이머가 0설정이 됨으로써 스텝(503)에서 스텝(507)에 점프하도록 설정한다.

실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도의 차에 대한 스로틀조작속도는 예를 들면, 도 6에 표시하는 바와 같은 특성이 맵(map)으로서 제어수단(4)에 기억되고, 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도의 차가 소정치(임계점) 이상이면 이 차가 클수록 스로틀조작속도는 크게 설정된다. 또 스텝(506)에서 타이머에 초기치 a를 설정해서 스텝(507 )에서 리턴하므로, 스텝(504)에서 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도가 일치하였다고 판정되고 스텝(509)에서 타이머가 0이 될 때까지 스텝(505)에서의 조작이 실행되어, 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도와의 차가 클수록 조작속도는 커지고, 실제의 스로틀개도가 목표스로틀개도에 가까워지면 조작속도가 작은 소정의 속도로 이행하게 된다.

이상과 같이 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도의 차가 클수록 조작속도는 커지고, 실제의 스로틀개도가 목표스로틀개도에 가까워지면 조작속도가 작아지므로변속조작중에 액셀페달의 조작이 되었을 때 등, 스로틀개도의 여하에 불구하고 거의 일정한 시간에서 목표스로틀개도에 이행하게 되어, 목표스로틀개도로 이행과 동시에 전자클러치(2)의 여자가 개시되게 된다. 따라서 변속조작완료시에 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도의 차가 작은 상태에서 변속동작완료후에 즉시 전자클러치가 접속되어서, 변속쇼크를 발생하거나, 또 양자의 차가 큰 상태에서 스로틀개도의 설정에 시간이 걸려 운전자에 위화감을 주는 일 등이 회피할 수 있게 된다.

이상과 같이 청구항 1의 발명에 의하면, 차량에 탑재된 내연기관과, 전자클러치를 통해서 결합되고, 다른 기어비의 다수의 변속기어를 갖는 변속기와, 이 변속기의 기어를 전환하는 시프트ㆍ셀렉트엑추에이터와 내연기관의 회전속도를 제어하는 스로틀밸브와, 이 스로틀밸브를 조작하는 스로틀엑추에이터와 소정의 프로그램에 따라 기어를 전환하여 변속제어를 하는 동시에, 스로틀밸브의 목표개도의 연산과 실제의 개도의 검지를 하고, 변속제어의 완료를 판정해서 스로틀엑추에이터를 조작해, 목표개도와 실제개도차에 따른 속도로 스로틀밸브를 목표개도위치까지 이행시키는 제어수단을 구비하도록 하였으므로, 스로틀개도의 여하에 불구하고 거의 일정한 시간으로 목표스로틀개도로 이행하는 것이 가능해지고, 변속동작완료시에 변속쇼크가 발생하거나 스로틀개도의 설정에 시간이 걸려, 운전자에 위화감을 주는 일이 없는 동기맞물림식 자동변속기의 제어장치를 얻을 수 있는 것이다.

또 청구항 2의 발명에 의하면, 제어수단에 의한 스로틀밸브의 이행속도가 제어장치에 저장된 제어맵에 준거하고 연산주기마다에 결정되도록 하였으므로 실제의 스로틀개도와 목표스로틀개도와의 차가 큰 경우에는 스로틀밸브의 초기의 동작속도는 빠르고, 목표스로틀개도에 근접하면 동작속도가 늦어져 오버슈트 등이 없는 스로틀조작이 되는 것이다.

Claims (2)

1. 전자클러치를 통하여 내연기관에 결합되고, 서로 상이한 기어비를 가지는 복수의 기어세트가 구비된 변속기,

   상기 복수의 기어세트로부터 선택된 하나의 기어세트에 결합하는 시프트·셀렉트액추에이터,

   상기 내연기관으로의 흡기량을 조정함으로써 내연기관의 회전속도를 제어하기 위하여 하기 스로틀액추에이터에 의해 이동되는 스로틀밸브,

   변속작동을 위해 액셀레이터의 체감량(stepped-down quantity) 및 저장된 프로그램에 따라 상기 스로틀밸브를 제어하기 위한 스로틀액추에이터, 및

   복수의 상기 기어세트를 전환함으로써 변속작동을 제어하기 위하여 상기 시프트·셀렉트액추에이터에 신호를 부여하고, 실제 스로틀 개도와 목표 스로틀 개도의 차이로부터 목표 스로틀 개도 및 스로틀 조작 속도를 계산하는 제어수단

   을 포함하며,

   상기 제어수단은, 기어 전환 작동(gear change operation)이 완성된 후에, 상기 스로틀액추에이터를 제어함으로써 상기 목표 스로틀 개도로 전환되도록 상기 스로틀 조작 속도에 따라 상기 실제 스로틀 개도를 제어하여, 상기 실제 스로틀 개도와 상기 목표 스로틀 개도가 커짐에 따라 상기 스로틀 조작 속도가 더 커지고, 상기 실제 스로틀 개도가 상기 목표 스로틀 개도에 접근함에 따라 상기 스로틀 조작 속도가 더 작아지며,

   이리하여, 상기 실제 스로틀 개도에 상관없이, 상기 실제 스로틀 개도는 거의 동시에 상기 목표 스로틀 개도에 도달하도록 이동되는

   동기 맞물림식 자동변속기 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 제어수단에 저장되어 있는 제어 맵(map)에 따라 상기 스로틀 조작 속도를 주기적으로 결정하는 동기 맞물림식 자동변속기의 제어장치.