KR100497098B1

KR100497098B1 - 자동 변속기의 예비충전 제어 시스템

Info

Publication number: KR100497098B1
Application number: KR10-2002-0004610A
Authority: KR
Inventors: 다까도리가즈히로; 사또오사무; 이마무라다쯔야; 후지따야스시; 도미오까가즈오; 사노가즈히또
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: JP3876126B2; JP2002227983A; US6599215B2; US20020103049A1; KR20020063809A

Abstract

본 발명은 자동 변속기의 예비충전 시스템의 작동을 제어하는 제어 시스템에 관한 것이다. 제어 시스템은 연속적으로 발생하는 제1 및 제2 기어 변환 지시를 받는 제1 섹션을 포함한다. 제1 및 제2 기어 변환 지시는 동일한 마찰 요소의 체결 상태를 요구하는 형태이다. 제어 시스템은 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 마찰 요소의 예비충전 기간 중에 제2 기어 변환 지시가 발생될 때 마찰 요소의 예비충전 기간을 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간이 경과할 때까지로 연장시키는 제2 섹션을 포함한다.

Description

자동 변속기의 예비충전 제어 시스템{PRE-CHARGE CONTROL SYSTEM OF AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 일반적으로 기어 변환 지시의 발생시에 체결되어야 하는 마찰 요소의 행정 동작의 개시를 신속하게 하는 자동 변속기의 예비충전(pre-charge) 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 그 각각이 동일한 마찰 요소의 체결 상태를 요구하는 다양한(예컨대, 두 개의) 형태의 기어 변환 지시가 연속적으로 발생될 때 그 마찰 요소의 행정 동작을 제어하는 형태의 예비충전 제어 시스템에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 자동 변속기에서 요구되는 기어 속도를 제공하기 위해 클러치와 브레이크와 같은 마찰 요소들이 유압의 도움으로 선택적으로 체결된다. 더 구체적으로, 요구되는 기어 속도를 위한 기어 변환 지시의 발생시에, 요구되는 기어 속도를 제공하기 위해 해방될 마찰 요소(또는 마찰 요소들)로부터 체결될 마찰 요소(또는 마찰 요소들)로의 전환이 실행된다.

일반적으로, 관련된 자동차의 현재 운전 상태에 적합한 기어 속도를 결정하기 위해서는 도7과 같은 시프트 맵이 활용된다. 즉, 그러한 시프트 맵에 기초하여 제어기(즉, 컴퓨터)는 엔진 스로틀 개도(TVO)와 차량 속도(VSP)와 같이 운전 상태를 나타내는 인자들을 기준으로 적합한 기어 속도를 결정하고, 이렇게 결정된 적합한 기어 속도에 대응하여 제어기는 해방될 소정의 마찰 요소로부터 체결될 소정의 마찰 요소로의 전환을 실행한다.

이하, 요구되는 기어 변환을 실행하기 위해서 하나의 마찰 요소는 가해지는 유압을 감소시킴으로써 해방되고, 다른 마찰 요소는 가해지는 유압을 증가시킴으로써 체결되는 변속기의 과도기적 상태에 관하여 기술될 것이다. 하나의 마찰 요소(해방측 마찰 요소)에 대한 유압 지시값과 또 다른 마찰 요소(체결측 마찰 요소)의 유압 지시값은 각각 "Po"와 "Pc"로 표시되며, 도8의 타임 차트에 의해 도시된다. 다음 설명의 이해를 용이하게 하기 위해, "Po" 및 "Pc"는 각각 해방측 지시값 및 체결측 지시값으로 명명될 것이다.

첫째로, 체결측 지시값(Pc)은 도8의 타임 차트를 참조하여 기술될 것이다. 그 타임 차트에 도시된 바와 같이, 기어 변환 지시가 발생되는 시간 "t1"으로부터 주어진 기간 "C1"동안, 체결측 지시값(Pc)은 계단과 같이 갑작스럽게 상승하여 체결측 마찰 요소의 행정 동작의 개시를 신속하게 할 목적으로 높은 압력(예비충전 압력)으로 유지된다. 즉, 주어진 기간 "C1"은 예비충전 기간으로 간주된다.

그리고, 주어진 예비충전 기간 "C1"에 이은 기간 "C2"동안 체결측 지시값(Pc)은 예비충전 압력으로부터 갑작스럽게 낮아지고, 체결측 마찰 요소에 바람직하지 않은 체결 쇼크를 일으키지 않는 변화율로 서서히 증가된다. 기간 "C2"동안 작용된 압력은 이렇게 해서 대기 압력(stand-by pressure)으로 간주된다. 만약 마찰 요소의 행정 동작이 예비충전 압력에 의해 완전히 실행된다면, 마찰 요소가 체결될 때 현저한 시프트 쇼크가 발생된다는 점에 주의해야 한다.

기간 "C2"의 끝에서, 즉 시간 "t2"에서 체결측 마찰 요소의 행정 동작이 끝나고 체결 용량을 갖기 시작한다. 그리고 이렇게 해서 체결측 마찰 요소는 토크 단계에 들어가기 시작한다. 즉, 시간 "t2"부터 체결측 지시값(Pc)은 도시된 시계열 변화율로 증가하여 체결측 마찰 요소의 체결 용량을 증가시킨다.

다음으로, 해방측 지시값(Po)이 기술될 것이다. 도8의 타임 차트에 도시된 바와 같이, 기어 변환 지시가 발생되는 시간 "t1"으로부터 주어진 기간 "O1"동안 해방측 지시값(Po)은 계단처럼 갑작스럽게 낮아지고 해방측 마찰 요소의 해방 응답을 확실히 할 목적으로 주어진 레벨로 유지된다. 그리고, 기간 "O1"에 이어지는 기간 "O2"와 "O3"동안 해방측 지시값(Po)은 더 작은 변화율로 점차 낮아지고, 해방측 마찰 요소의 미끄럼 작용을 점차적으로 유도하기 위해 그러한 방식으로 실제 유압을 더 낮추거나 제어한다.

그리고, 행정 동작의 완성에 기인하여 체결측 마찰 요소가 체결 용량을 갖기 시작하는 시간 "t2"로부터 해방측 지시값(Po)은 도시된 시계열 변화율에 따라 점차 낮아지고 이로 인해 해방측 마찰 요소의 체결 용량을 점차 감소시킨다.

상기된 바로 알 수 있는 것처럼, 해방측 마찰 요소로부터 체결측 마찰 요소로의 전환 작용이 일어날 때, 토크 단계는 시간 "t2"에서 시작해 요구되는 기어 변환을 달성할 때까지 진행된다.

이제 도7의 시프트 맵에서 화살표에 의해 지시되는 것과 같이, 스로틀 개도(TVO)를 증가시키기 위해 가속 페달이 밟히게 될 때 발생하게 되는 기어 변환을 고려할 것이다. 즉, 도7의 시프트 맵의 N-1이 시간 "t1"에 교차되는 도9의 타임 차트의 시간 "t1"에서 지시 기어 속도는 (N-1)속이 되고 따라서 현재의 N속으로부터 (N-1)속으로의 전환을 위한 기어 변환 지시가 발생된다. 그리고, 도7의 시프트 맵의 N-2가 시간 "t2"에 교차되는 도9의 타임 차트의 시간 "t2"에서 지시 기어 속도는 (N-2)속이 되고 따라서 현재의 N속으로부터 (N-2)속으로의 전환을 위한 기어 변환 지시가 발생된다. 즉, 상기 방식으로 가속 페달이 밟힐 때, 두 개의 기어 변환 지시 즉, N →(N-1)과 N →(N-2)는 불가피하게 연속적으로 발생된다.

그러나, 연속적으로 발생되는 기어 변환 지시 N →(N-1)과 N →(N-2)가 동일한 마찰 요소의 체결된 상태를 요구하는 형태일 때, 종래의 제어 시스템들은 상기 예비충전 제어가 도9의 타임 차트의 "t1" 및 "t2" 모두에서 시작되도록 하는 작동을 실행한다. 그러나, 이러한 경우에 기어 변환 지시 N →(N-1)이 발생되는 시간 "t1"에서 시작된 예비충전 제어가 기어 변환 지시 N →(N-2)가 발생되는 시간 "t2"에서 끝나지 않는다면, 예비충전 제어가 실행되는 기간이 과도하게 길어지고 따라서, 과도한 예비충전으로 인해 마찰 요소의 행정 동작이 너무 빨라진다. 이런 경우 마찰 요소의 체결 쇼크가 일어나는 경향이 있고, 해방측 마찰 요소의 해방에 비해 체결측 마찰 요소의 체결이 너무 빨라져 연동에 기한 기어 변환 쇼크가 발생하기 쉽다. 만약 이러한 결점들을 제거하기 위해 예비충전 제어가 기어 변환 지시 N →(N-2)가 발생될 "t2"에서 강제로 끝나게 된다면 예비충전 기간의 부족으로 인해 체결측 마찰 요소의 행정 동작이 느려지게 되어 바람직하지 않은 엔진 소음을 일으키기 쉽다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 단점들이 없는 자동 변속기의 예비충전 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따라, 자동 변속기에 사용되는 예비충전 제어 시스템이 제공된다. 변속기는 다양한 기어 속도를 제공하도록 선택적으로 체결될 수 있는 복수의 마찰 요소와 기어 변환 지시의 발생시에 마찰 요소들 중 선택된 하나에 유압을 가하여 그 마찰 요소의 체결 상태를 유도함으로써 일정한 기어 속도를 제공하는 기어 변환 시스템과 기어 변환 작동에 있어서 선택된 마찰 요소의 체결 행정이 신속하게 개시되도록 기어 변환 지시의 발생시에 그 마찰 요소에 대한 유압 지시값을 예비충전 압력값까지 상승시키고 그 지시값을 예비충전 기간동안 예비충전 압력값으로 유지시키는 예비충전 장치를 포함한다. 이러한 예비충전 제어 시스템은 예비충전 시스템의 동작을 제어하고, 그 마찰 요소의 체결 상태를 요구하는 형태의 연속적으로 발생되는 제1 및 제2 기어 변환 지시를 받는 제1 섹션과 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 마찰 요소의 예비충전 기간 동안 제2 기어 변환 지시가 발생될 때 선택된 마찰 요소의 예비충전 기간을 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간이 경과할 때까지로 연장시키는 제2 섹션을 포함한다.

본 발명의 제2 측면에 따라, 자동 변속기에 사용되는 예비충전 제어 시스템이 제공된다. 변속기는 두 개의 피스톤을 갖는 2중 피스톤 형태의 마찰 요소와 기어 변환 지시의 발생시에 소정의 기어 속도를 제공하기 위해 그 마찰 요소의 체결 상태를 유도하는 기어 변환 시스템과 그 마찰 요소의 체결 행정이 신속하게 개시되도록 기어 변환 지시의 발생시에 그 마찰 요소의 유압 지시값을 예비충전 압력값까지 상승시키고 그 지시값을 예비충전 기간동안 예비충전 압력값으로 유지시키는 예비충전 시스템을 포함한다. 이러한 예비충전 제어 시스템은 예비충전 시스템의 동작을 제어하고, 해당 마찰 요소의 체결 상태를 요구하는 형태의 연속적으로 발생되는 제1 및 제2 기어 변환 지시를 받는 제1 섹션과 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 마찰 요소의 예비충전 기간 동안 제2 기어 변환 지시가 발생될 때 그 마찰 요소의 예비충전 기간을 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간이 경과할 때까지로 연장시키는 제2 섹션을 포함한다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 설명으로부터 명백해진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예가 상세히 설명된다.

도1을 참조하면, 본 발명의 예비충전 제어 시스템이 실질적으로 적용되는 자동 변속기(1)가 개략적으로 도시되어 있다.

도면에서, 참조 부호 2는 내연 기관이고 그 출력축은 토크 변환기(3)를 통해 변속기(1)의 입력부에 연결되어 있다.

엔진(2)은 운전자가 조작하는 가속 페달의 움직임에 따라 완전 차단 위치와 완전 개방 위치 사이에서 선회하는 스로틀 밸브를 가지고 있다. 즉, 엔진(2)의 출력은 스로틀 밸브의 개도에 따라 조절된다. 즉, 도시된 바와 같이 엔진(2)의 출력은 토크 변환기(3)에 전달되고 다시 변속기(1)의 입력축(4)에 전달된다.

자동 변속기(1)에서, 입력축(4)은 출력축(5)과 동축으로 배열되어 있다. 입력축(4)과 출력축(5)의 공통축 둘레에는 제1 유성 기어 유닛(6), 제2 유성 기어 유닛(7), 그리고 제3 유성 기어 유닛(8)이 동축으로 배열되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 유성 기어 유닛(6)은 엔진(2)에 가장 가깝게 위치하고, 제2 유성 기어 유닛(7)은 제1 및 제3 유성 기어 유닛(6, 8) 사이에 위치한다.

제1, 제2, 제3 유성 기어 유닛(6, 7, 8)은 각각 제1, 제2, 제3 태양 기어(6s, 7s, 8s)와 제1, 제2, 제3 링기어(6r, 7r, 8r), 그리고 제1, 제2, 제3 캐리어(6c, 7c, 8c)를 포함하는 간단한 형태이다. 알려진 바와 같이, 각 캐리어(6c, 7c, 8c)는 태양 기어(6s, 7s, 8s)와 링기어(6r, 7r, 8r) 사이에 체결되어 있는 피니언들을 운반한다.

제1 링기어(6r)는 입력축(4)에 연결되어 있고 제2 캐리어(7c)는 출력축(5)에 연결되어 있다.

제1 링기어(6r)와 입력축(4)은 입력 클러치(I/C)를 통해 제2 링기어(7r)와 제3 캐리어(8c) 모두에 연결될 수 있다. 제2 링기어(7r)와 제3 캐리어(8c)는 리버스 브레이크(R/B)를 통해 변속기(1)의 케이스에 고정되게 연결될 수 있고, 다이렉트 클러치(D/C)를 통해 제3 태양기어(8s)에 연결될 수 있다.

제3 일방향 클러치(3rd/OWC)가 제공됨으로써, 제1 태양 기어(6s)는 엔진(2)의 출력축에 대해 반대 방향의 회전이 억제된다. 제1 태양 기어(6s)는 프론트 브레이크(Fr/B)를 통해서 변속기(1)의 케이스에 고정되게 연결될 수 있다.

제1 캐리어(6c)는 제3 링기어(8r)와 연결되어 하나의 유닛과 같이 회전한다. 포워드 일방향 클러치(F/OWC)가 제공됨으로써, 제2 태양 기어(7s)는 포워드 브레이크(Fwd/B)의 체결 상태 하에서는 엔진 출력축의 반대 방향으로 회전이 억제된다. 로우 코우스트 브레이크(LC/B)의 체결 하에서는, 제2 태양 기어(7s)는 포워드 일방향 클러치(F/OWC)가 공회전하는 방향으로 회전할 수 없도록 고정된다.

하이앤로우 역전 클러치(H&LR/C)가 제공됨으로써, 제2 태양 기어(7s)는 제3 태양 기어(8s)에 연결될 수 있다. 제1 일방향 클러치(1st/OWC)가 제공됨으로써, 제3 태양 기어(8s)는 제2 태양 기어(7s)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 일방향 클러치(1st/OWC)가 제공됨으로써, 제3 태양 기어(8s)는 제2 태양 기어(7s)에 엔진의 회전을 전달할 수 있다.

다이렉트 클러치(D/C)는 도2에 상세하게 도시되어 있는데, 이는 일본 특허 공개 평11-182579호 공보에 명확히 기술되어 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 변속기(1)에 부착된 다이렉트 클러치(D/C)는 소경 피스톤(21)과 대경 피스톤(22)이 직렬로 배열된 2중 피스톤 형태이다. 피스톤(21, 22)들은 각각 소경 피스톤실(D/C1)과 대경 피스톤실(D/C2)에 미끄럼 식으로 수용된다. 리턴 스프링(23)의 기능 때문에 피스톤(21, 22)들은 도면에 도시된 바와 같이 비작동 즉, 해방 위치를 향해 편향되어 있다.

소경 피스톤실(D/C1)에만 유압이 가해질 때, 소경 피스톤(21)이 리턴 스프링(23)의 힘에 대항하여 도면에서 왼쪽으로 움직이고 클러치 드럼(24)의 클러치 디스크(25)와 클러치 허브(26)의 클러치 디스크(27)가 체결된다. 이렇게 되면, 클러치 드럼(24)과 클러치 허브(26)가 결합되어 다이렉트 클러치(D/C)가 체결 상태가 된다.

반면, 유압이 소경 피스톤실(D/C1)뿐만 아니라 대경 피스톤실(D/C2)에도 공급될 때, 소경 피스톤(21)과 대경 피스톤(22) 모두 복귀 스프링(23)의 힘에 대항하여 도면에서 왼쪽으로 움직이면서 다이렉트 클러치(D/C)가 체결 상태에 이른다. 그러나, 이러한 경우에 다이렉트 클러치(D/C)의 체결 용량은 대경 피스톤(22)에 의해 생성된 가압력(pressing force)에 대응하여 증가된다.

따라서, 다이렉트 클러치(D/C)는 체결 용량이 다른 두 개의 작동 모드를 가질 수 있다. 다음에 설명되는 바와 같이, 다이렉트 클러치(D/C)의 두 작동 모드는 각 기어 속도를 위해 요구되는 체결 용량에 따라 선택적으로 사용된다.

도3은 상기한 클러치와 브레이크와 같은 마찰 요소를 제어함으로써 제공될 수 있는 변속기(1)의 다양한 기어 레인지와 기어 속도를 도시한 표이다. 주차 레인지와 중립 레인지는 각각 P레인지와 N레인지로 표시된다. D레인지는 주행 레인지를 표시하며, 제1, 제2, 제3, 제4 그리고 제5 기어 속도를 포함한다. R레인지는 후진 레인지를 표시한다.

도3에 도시된 바와 같이, 다이렉트 클러치(D/C)의 해방 상태로부터 체결 상태로의 상태 변환을 요구하는 5 →4 저단 변속 지시와 다이렉트 클러치(D/C)의 동일한 상태 변환을 요구하는 5 →3 저단 변속 지시가 연속적으로 발생하는 경우가 본 발명의 예비충전 제어가 실질적으로 적용되는 경우에 대응한다. 즉, 이러한 경우에서, 다이렉트 클러치(D/C)는 짧은 시간동안 두 번 체결 상태가 된다.

다이렉트 클러치(D/C)에 있어서, 기어 속도가 3속과 2속일 때 요구되는 체결 용량이 4속일 때 요구되는 것보다 더 크다. 따라서, 4속일 때, 유압이 소경 피스톤실(D/C1)에만 공급되는 반면, 3속과 2속일 때는, 소경 피스톤실(D/C1)뿐 아니라 대경 피스톤실(D/C2)에도 유압이 공급된다.

다시 도1에 따르면, 제어 밸브 유닛(9)은 위에서 언급된 기어 레인지와 기어 속도를 실현하기 위해 도3에 도시된 방식으로 마찰 요소들의 작동을 제어한다. 제어 밸브 유닛(9)은 운전자가 필요한 기어 레인지를 선택할 수 있도록 하는 수동 밸브(도시되어 있지 않음)를 포함한다. 이러한 수동 밸브와 함께, 제어 밸브 유닛(9)은 프론트 브레이크(Fr/B)에 공급되는 유압을 제어하는 솔레노이드(10), 입력 클러치(I/C)에 공급되는 유압을 제어하는 솔레노이드(11), 하이앤로우 역전 클러치(H&LR/C)에 공급되는 유압을 제어하는 솔레노이드(12), 다이렉트 클러치(D/C)에 공급되는 유압을 제어하는 솔레노이드(13), 로우 코우스트 브레이크(LC/B)에 공급되는 유압을 제어하는 솔레노이드(14), 그리고 포워드 브레이크(Fwd/B)에 공급되는 유압을 제어하는 솔레노이드(15)를 포함한다.

도4에 도시된 I/C 솔레노이드(11)와 D/C 솔레노이드(13)로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 솔레노이드(10 내지 15)들은 각각 대응하는 마찰 요소에 공급되는 유압을 제어하기 위해서, 변속기(1)에서 생산되는 라인 압력에 대한 듀티 제어를 실행한다.

도3에 도시된 바와 같이, R레인지에서 역전 브레이크(R/B)는 체결 상태가 된다. 이러한 R레인지에서 수동 밸브는 역전 브레이크(R/B)에 직접적으로 라인 압력을 공급하도록 조작된다. 그러나, R레인지에서 체결되어야 하는 다른 마찰 요소들에 대해서는 각각 듀티 제어를 받는 유압이 공급된다.

P레인지와 N레인지에서, 프론트 브레이크(Fr/B)와 하이앤로우 역전 클러치(H&LR/C)는 제어를 편리하게 하기 위해 체결 상태가 되도록 제어된다. 즉, 다른 마찰 요소들의 해방 상태에 의해 변속기(1)는 중립 상태가 된다.

다시 도1에 따르면, 제어 유닛(16)은 솔레노이드(10 내지 15)들의 듀티 제어를 실행한다. 이 도면에서 알 수 있듯이, 스로틀 개도 센서(17)로부터 발생한 정보 신호(TVO)와 터빈 속도 센서(18)로부터 발생한 정보 신호(Nt), 그리고 차량 속도 센서(19)로부터 발생한 정보 신호(VSP)가 제어 유닛(16)에 입력된다. 구체적으로, TVO는 엔진(2)의 스로틀 개도를, Nt는 토크 변환기(3)의 출력 속도를, VSP는 차량 속도를 나타낸다.

도4에 도시된 바와 같이, 입력 클러치 솔레노이드(11)에 의해 제어된 입력 클러치 유압(Pi)은 입력 클러치(I/C)에 직접적으로 공급된다.

다이렉트 클러치 솔레노이드(13)에 의해 제어된 다이렉트 클러치 유압(Pd)이 다이렉트 클러치(D/C)의 소경 피스톤실(D/C1)에 아무런 제어 없이 직접 공급되는 반면, 대경 피스톤실(D/C2)에는 체결 용량 전환 밸브(20)의 제어 하에 적절히 공급된다.

도시된 바와 같이, 입력 클러치 유압(Pi)이 입력 클러치(I/C)에 공급될 때 즉, 도3으로부터 알 수 있는 바와 같이 변속기(1)의 기어 속도가 4속 또는 5속일 때, 체결 용량 전환 밸브(20)는 압력(Pi)에 의해 배수 경로와 대경 피스톤실(D/C2)을 연결하는 배수 위치가 되도록 한다. 반면, 입력 클러치 유압(Pi)이 입력 클러치(I/C)에 공급되지 않을 때, 전환 밸브(20)는 바이어스 스프링(20a)에 의해 압력 공급 위치가 되고, 다이렉트 클러치 솔레노이드(13)로부터 다이렉트 클러치(D/C)의 대경 피스톤실(D/C2)에 다이렉트 클러치 유압(Pd)이 공급된다.

따라서, 도3과 상기 설명한 바로 알 수 있듯이, 기어 속도가 2속 또는 3속일 때, 다이렉트 클러치에 의해 체결 용량이 필요한 만큼 증가되고, 기어가 4속일 때는 체결 용량이 필요한 만큼 감소된다.

이하, 도5의 플로우 차트와 도6의 타임 차트를 참조하여, 5속 상태에서 다이렉트 클러치(D/C)의 체결 상태를 요구하는 5 →4 저단 변속 지시와 5 →3 저단 변속 지시가 각각 "t1" 및 "t2"에서 연속적으로 발생되는 상기 경우에 관하여 본 발명의 예비충전 제어를 기술한다.

본 발명의 예비충전 제어는 제어 유닛(16)에 의해 실행된다. 앞으로 기술하는 바에 의해 명백해지겠지만, 제어 유닛(16)은 다이렉트 클러치 솔레노이드(13)의 구동 듀티를 결정하는데 요구되는 다이렉트 클러치(D/C)의 유압 지시값(Pdo)을 제공하는 기능을 한다. 즉, 이러한 경우에서 지시값(Pdo)은 도6의 타임 차트에 실선으로 도시된 특성 경로를 따르도록 제어된다.

도5의 플로우 차트에서, 스텝 (S1)에서는 스로틀 개도(TVO)와 차량 속도(VSP)가 판독되고, 스텝 (S2)에서는 5 →4 저단 변속 지시가 발생한 것으로 판단한다. 즉, 변속기(1)가 5속인 상태에서, 예정된 변속 맵으로부터 스로틀 개도(TVO)와 차량 속도(VSP)를 기준으로 기어 속도가 4속으로 파악되면, 그러한 5 →4 저단 변속 지시가 발생된다.

이렇게 해서, 다이렉트 클러치(D/C)에 대한 본 발명의 예비충전 제어는 다음과 같은 방법으로 실행된다.

스텝 (S3)에서는 5 →4 저단 변속 지시가 발생하기 직전에 4 →5 고단 변속이 일어났는지 여부를 판단한다. 만약 "아니오" 즉, 그 지시가 발생하기 직전에 4 →5 고단 변속이 일어나지 않았다면, 스텝 (S1)으로 돌아간다. 반면, "예" 즉, 그 지시가 발생하기 직전에 4 →5 고단 변속이 일어났다면, 스텝 (S4)로 넘어간다. 스텝 (S4)에서는, 다이렉트 클러치(D/C)의 유압 지시값(Pdo)이 0이 되는 시간으로부터 설정시간이 경과하였는지 여부를 판단한다. 상기 설정시간은 지시값(Pdo)이 0이 될 때부터 유압의 방출로 다이렉트 클러치(D/C)의 복귀 행정이 끝날 때까지 경과할 최소시간에 대응한다는 점에 유의해야 한다. 이렇게 해서, 다이렉트 클러치(D/C)가 복귀 행정을 끝마치고 잔류 유압이 없을 때, 스텝 (S4)는 "예"가 되는 반면, 잔류 유압이 있어 다이렉트 클러치(D/C)의 복귀 행정이 끝나지 않으면 스텝 (S4)는 "아니오"가 된다.

만약 스텝 (S4)가 "아니오" 즉, 다이렉트 클러치(D/C)의 복귀 행정이 끝나지 않았다고 판단되면 스텝 (S14)로 넘어가게 된다. 이 때, 예비충전 압력은 앞으로 상세하게 기술하게 될 대기 압력의 초기치에 대응하는 레벨로 유지된다. 그리고 나면 이하 기술할 스텝 (S6)로 넘어가게 된다.

만약 스텝 (S4)가 "예" 즉, 다이렉트 클러치(D/C)의 복귀 행정이 끝났다고 판단되면 스텝 (S5)로 넘어간다. 스텝 (S5)에서, 5 →4 저단 변속 지시를 위한 다이렉트 클러치(D/C)의 예비충전 제어의 필수적인 작동이 시작된다.

도6의 타임 차트에 도시된 바와 같이, 5 →4 저단 변속 지시를 위한 예비충전 제어가 다음과 같은 방법으로 실행된다.

즉, 2점쇄선 "α"가 표시하는 바와 같이 5 →4 저단 변속 지시가 발생되는 "t1"에서 유압 지시값(Pdo)은 0으로부터 갑자기 "Pr1"까지 높아진다. 좀 더 구체적으로, 스텝 (S5)에서 지시값(Pdo)은 "Pr1"까지 상승하여 예비충전 기간 "T1"동안 "Pr1"레벨을 일정하게 유지하도록 제어된다.

다시 도5의 플로우 차트에서, 스텝 (S6)에서 스로틀 개도(TVO)와 차량 속도(VSP)가 판독된다. 그리고, 스텝 (S7)에서 5 →3 저단 변속 지시가 발생했는지 여부에 관한 판단이 실행된다. 즉, 변속기가 5속인 상태에서, 예정된 변속 맵으로부터 스로틀 개도(TVO)와 차량 속도(VSP)를 기준으로 기어 속도가 3속으로 파악되면, 그러한 5 →3 저단 변속 지시가 발생된다.

만약, 스텝 (S7)에서 "아니오" 즉, 5 →4 저단 변속 지시 발생 후에 5 →3 저단 변속 지시가 발생되지 않을 때는 스텝 (S8)로 넘어간다. 스텝 (S8)에서, 5 →4 저단 변속 지시를 위한 예비충전 제어가 계속된다. 즉, 도6의 타임 차트에 도시된 바와 같이, 지시값(Pdo)은 2점쇄선 "α"에 의해 도시된 바와 같이 5 →4 저단 변속 지시를 위해 예비충전 제어를 계속해야만 한다. 스텝 (S9)에서는 5 →4 저단 변속을 위해 다이렉트 클러치(D/C)에 대한 체결 압력의 제어가 실행된다. 이러한 체결 압력 제어에서, 지시값(Pdo)은 상기한 도8의 "Pc"와 같은 일정한 특성 경로를 따르도록 강제될 수도 있다. 즉, 이러한 경우에 지시값(Pdo)은 도8에 도시된 바와 같이 대기 압력까지 급속히 낮아졌다가 점차 증가한다.

스텝 (S7)에서 "예" 즉, 5 →4 저단 변속 지시 발생 후에 5 →3 저단 변속 지시가 발생하면 스텝 (S10)으로 넘어간다. 스텝 (S10)에서, 시간 "t1"으로부터 경과된 시간이 5 →3 저단 변속 지시를 위해 설정된 예비충전 기간 "T2"를 초과하여 "t3"에 도달했는지에 관한 판단이 실행된다.

만약 경과된 시간이 5 →3 저단 변속을 위한 예비충전 기간 "T2" 미만일 때 즉, 경과 시간이 5 →3 저단 변속 지시가 발생하는 "t2"와 "t1"으로부터 예비충전 기간 "T2"가 경과한 "t3"의 사이에 있다면, 스텝 (S10)은 "아니오"가 되어 스텝 (S11)로 넘어간다. 스텝 (S11)에서, 5 →3 저단 변속을 위한 예비충전 제어가 예비충전 기간 "T3"동안 실행된다. 즉, 이러한 제어에서 다이렉트 클러치(D/C)에 대한 유압 지시값(Pdo)은 5 →3 저단 변속 지시를 위해 "Pr2"로 결정된다.

만약 스텝 (S10)에서 "예" 즉, "t1"으로부터 경과된 시간이 "t3"에 이를 때는 예비충전 제어를 마치기 위해 스텝 (S12)로 넘어가고, 다시 스텝 (S13)으로 넘어간다. 스텝 (S13)에서는 5 →3 저단 변속을 위해 다이렉트 클러치(D/C)의 체결 압력 제어가 실행된다. 이러한 체결 압력 제어에서, 지시값(Pdo)은 상기 도8의 "Pc"와 같은 일정한 특성 경로를 따르도록 강제될 수도 있다. 즉, 이러한 경우에, 지시값(Pdo)은 도8에 도시된 바와 같이 대기 압력까지 급속히 낮아졌다가 점차 증가한다.

상기한 바로 알 수 있듯이, 각각 동일한 마찰 요소인 다이렉트 클러치(D/C)의 체결을 요구하는 두 가지 형태의 기어 변환 지시들(5 →4 저단 변속 지시와 5 →3 저단 변속 지시)이 도6의 "t1"과 "t2"에서 연속적으로 발생할 때, 그리고 제1 기어 변환 지시(5 →4 저단 변속 지시)에 의해 유도된 마찰 요소의 예비충전이 일어나는 동안 ("t2"에서) 제2 기어 변환 지시(5 →3 저단변속지시)가 발생될 때, 예비충전 제어는 "t1"으로부터 제2 기어 변환 지시(5 →3 저단변속지시)에 의해 요구되는 예비충전 기간 "T2"를 초과하여 "t3"까지 계속된다. 이러한 제어로, 다이렉트 클러치(D/C)의 유압 지시값(Pdo)은 도6에서 실선으로 도시된 특성 경로를 따를 수 있다.

즉, 본 발명에서 다이렉트 클러치(D/C)에 대한 예비충전 제어는 제2 기어 변환 지시가 발생되는 "t2"로부터 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간 "T2"가 경과하는 "t3"까지의 기간까지 연장된다. 다시 말해, 본 발명에서는 종래의 제어 시스템과 같이 제2 저단 변속 지시가 발생했을 때 제1 기어 변환 지시에 의해 유도된 예비충전 제어가 강제로 멈춰지거나 제2 기어 변환 지시를 위한 또 다른 예비충전 제어를 시작하는 일은 발생하지 않는다.

이렇게 해서, 본 발명에서는 전체적으로, 다이렉트 클러치(D/C)의 예비충전 기간이 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 "T2"에 대응될 수 있고, 따라서 예비충전 기간의 과부족에 수반되는 시프트 쇼크나 공취(engine racing)를 피할 수 있다.

게다가 본 발명에서 제2 기어 변환 지시가 발생되는 "t2"에서 다이렉트 클러치(D/C)의 예비충전 압력은 갑자기 상승하여 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 "Pr2"레벨로 유지된다. 제2 기어 변환 지시에 의해 유도되는 조금 높은 예비충전 압력은 다이렉트 클러치(D/C)의 현재 요구량과도 일치한다.

다시 도5의 플로우 차트의 스텝 (S4)에서 "아니오" 즉, 직전의 4 →5 상단변속에 의해 발생된 다이렉트 클러치(D/C)의 잔류 압력 때문에 다이렉트 클러치(D/C)의 복귀 행정이 종료되지 않았다고 판단되면, 도6에 도시된 바와 같이, 대기 압력의 초기치에 대응하는 일점쇄선 "β"의 레벨로 예비충전 압력을 유지하기 위해 스텝 (S14)로 넘어간다. 그리고 나면 스텝 (S6)로 넘어간다.

그러한 경우에, 스텝 (S8) 또는 스텝 (S11)에서의 다이렉트 클러치(D/C)에 대한 예비충전 제어는 유압 지시값(Pdo)이 도6의 일점쇄선 "β"에 의해 도시된 특성 경로를 따르도록 실행된다.

따라서, 다이렉트 클러치(D/C)를 해방 시키기 위한 4 →5 상단 변속이 제1 기어 변환 지시(5 →4 저단 변속 지시)가 발생하기 직전에 실행되고, 잔류 압력 때문에, 4 →5 상단 변속이 완성되는 시점으로부터 설정된 시간내에 다이렉트 클러치(D/C)의 복귀 행정이 끝나지 않으면, 다이렉트 클러치(D/C)의 체결이 너무 빨리 일어나지 않도록 다이렉트 클러치의 예비충전 압력이 낮아진다. 이렇게 해서, 변속 쇼크를 피할 수 있다.

도5의 플로우 차트의 스텝 (S4)에 대하여 상기한 바와 같이, 제1 기어 변환 지시(5 →4 저단 변속 지시) 직전에 실행된 4 →5 상단 변속이 완결되었느냐의 여부는 다이렉트 클러치(D/C)의 유압 지시값(Pdo)이 0이 되는 때로 판단한다. 따라서, 다이렉트 클러치(D/C)에 남아있는 유압의 상태는 변속기에 의해 결정되는 현재 기어비에 의하는 것보다 더 명확하게 판단할 수 있게 되어 상기한 본 발명의 효과를 향상시킨다.

본 발명에서, 사용된 다이렉트 클러치(D/C)는 도2와 같은 2중 피스톤 형태이다. 제1 기어 변환 지시(5 →4 저단 변속 지시)가 발생했을 때는 다이렉트 클러치(D/C)가 저압 체결 상태가 되도록 소경 피스톤(21)에 의해 소경 피스톤실(D/C1)에 유압이 가해지고, 제1 기어 변환 지시에 연속하여 제2 기어 변환 지시(5 →3 저단 변속 지시)가 발생했을 때는 다이렉트 클러치(D/C)가 고압 체결 상태가 되도록 대경 피스톤(22)과 소경 피스톤(21)에 의해 대경 피스톤실(D/C2)에도 유압이 가해진다. 게다가, 본 발명에 있어서 도6에 도시된 바와 같이 제2 기어 변환 지시(5 →3 저단 변속 지시)에 의해 요구되는 다이렉트 클러치(D/C)의 예비충전 기간 "T2"가 제1 기어 변환 지시(5 →4 저단 변속 지시)에 의해 요구되는 다이렉트 클러치(D/C)의 예비충전 기간 "T1"보다 더 길게 설정되어 있다. 따라서, 2중 피스톤 형태의 다이렉트 클러치(D/C)의 체결 행정을 위해 더 많은 작동 유체를 필요로 하는 제2 기어 변환 지시(5 →3 저단 변속 지시)가 발생했을 때조차 다이렉트 클러치(D/C)에 충분한 유압을 공급할 수 있게 되어 다이렉트 클러치(D/C)의 행정 지연을 억제하고 엔진의 공취를 막을 수 있다.

일본 특허 출원 제 2001-021652호(2001년 1월 30일 접수)의 전체 내용은 본 명세서에서 참조로 포함된다.

본 발명은 실시예를 참조하여 설명되었으나, 상기한 실시예에 한정되지 않는다. 상기한 바를 기초로, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자들에 의해 실시예의 다양한 변형이 가능할 것이다.

자동 변속기는 변속 지시가 있을 때 체결 작동시킬 마찰 요소를 전환함으로써 변속을 수행하게 된다.

본 발명은 동일한 마찰 요소의 체결을 요구하는 복수의 기어 변환 지시가 연속적으로 발생할 때, 그리고 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 상기 마찰 요소의 예비충전 기간 중 제2 변속 지시가 발생할 때, 상기 마찰 요소의 예비충전 기간을 제2 변속 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간이 경과할 때까지로 연장시키는 예비충전 제어 시스템을 제공한다. 연속적인 변속 지시가 발생할 경우, 종래의 제어 시스템에서는 제2 기어 변환 지시가 발생했을 때 제1 기어 변환 지시에 의해 유도된 예비충전 제어가 강제로 멈추거나 제2 기어 변환 지시를 위해 또다른 예비충전 제어가 시작되지만, 본 발명에서는 예비충전 기간을 제2 변속 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간이 경과할 때까지로 연장시켜 전체적으로 예비충전 기간이 제2 변속지시에 의해 요구되는 시간에 대응하도록 함으로써 예비충전 기간의 과부족에 수반되는 쇼크나 공취를 피할 수 있다. 또한, 변속이 일어날 때 마찰 요소의 유압 지시값을 계단형으로 높여 이 값을 유지시킴으로써 상기 마찰 요소의 행정이 조기에 일어날 수 있도록 하였다.

또한, 제1 기어 변환 지시가 발생하기 전에 상기 동일한 마찰 요소를 해방시키기 위해 일정한 변속이 실행되었지만, 기어 변환 지시가 발생한 후에도 해방 상태가 되기 위한 복귀 행정을 종료하는데 실패했을 때는, 상기 동일한 마찰 요소의 행정이 진행되도록 마찰 요소의 예비충전 압력값을 대기 압력의 초기치로 제어하여 체결이 너무 빨리 일어나지 않도록 함으로써 상기 쇼크의 문제를 해결할 수 있도록 하였다.

도1은 본 발명의 예비충전 제어 시스템이 실질적으로 적용되는 자동 변속기의 개략도.

도2는 2중 피스톤형 다이렉트 클러치가 배열된 자동 변속기의 일부를 도시하는 확대 단면도.

도3은 자동 변속기의 마찰 요소들의 상태와 자동 변속기가 취하는 기어 레인지 및 기어 속도 사이의 관계를 도시하는 표.

도4는 자동 변속기의 2중 피스톤형 다이렉트 클러치와 연관된 유압 제어 회로를 도시하는 개략도.

도5는 본 발명에 따른 예비충전 제어를 실행하는 프로그램된 작동 단계를 도시하는 플로우 차트.

도6은 본 발명에 따른 예비충전 제어를 도시한 타임 차트.

도7은 자동 변속기의 예시적인 시프트 패턴을 도시한 시프트 맵.

도8은 기어 변환 조작 중에 두 가지 형태의 마찰 요소에 가해지는 유압의 방식을 도시하는 타임 차트.

도9는 도7의 시프트 맵이 실제로 적용되어, 스로틀 개도가 증가될 때, 연속적으로 발생하게 되는 두 개의 기어 변환 지시를 도시한 타임 차트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 자동 변속기

2 : 엔진

3 : 토크 변환기

4 : 입력축

5 : 출력축

6 : 제1 유성 기어 유닛

7 : 제2 유성 기어 유닛

8 : 제3 유성 기어 유닛

9 : 제어 밸브 유닛

10 : 전방 브레이크 솔레노이드

11 : I/C 솔레노이드

12 : H&LR/C 솔레노이드

13 : D/C 솔레노이드

14 : LC/B 솔레노이드

15 : Fwd/B 솔레노이드

16 : 제어 유닛

17 : 스로틀 개도 센서

18 : 터빈 속도 센서

19 : 차량 속도 센서

20 : 체결 용량 전환 밸브(engaging capacity switching valve)

21 : 소경 피스톤

22 : 대경 피스톤

23 : 리턴 스프링

24 : 클러치 드럼

25 : 클러치 디스크

26 : 클러치 허브

27 : 클러치 디스크

Claims

다양한 기어 속도를 제공하도록 선택적으로 체결될 수 있는 복수의 마찰 요소와, 기어 변환 지시의 발생시에 상기의 마찰 요소들 중 선택된 하나에 유압을 가하여 그 마찰 요소의 체결 상태를 유도함으로써 소정의 기어 속도를 제공하는 기어 변환 시스템과, 기어 변환 작동에 있어서 선택된 마찰 요소의 체결 행정이 신속하게 개시되도록 상기 기어 변환 지시가 있을 때 상기 선택된 마찰 요소의 유압 지시값을 예비충전 압력값까지 상승시키고 예비충전 기간동안 예비충전 압력값으로 유지시키는 예비충전 시스템을 포함하는 자동 변속기에서, 상기 예비충전 시스템의 동작을 제어하는 예비충전 제어 시스템이며,

상기 선택된 마찰 요소의 체결 상태를 요구하는 형태의 연속적으로 발생되는 제1 및 제2 기어 변환 지시를 받는 제1 섹션과, 상기 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 상기 선택된 마찰 요소의 예비충전 기간 동안 상기 제2 기어 변환 지시가 발생될 때 상기 마찰 요소의 예비충전 기간을 상기 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간이 경과할 때까지로 연장시키는 제2 섹션을 포함하는 예비충전 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 기어 변환 지시가 발생될 때, 상기 제2 섹션이 상기 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 상기 선택된 마찰 요소의 예비충전 압력값을 상기 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 압력값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 예비충전 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 압력값이 상기 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 압력값보다 더 높은 것을 특징으로 하는 예비충전 제어 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 상기 선택된 마찰 요소의 예비충전 기간이 상기 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간보다 더 긴 것을 특징으로 하는 예비충전 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 선택된 마찰 요소가 체결 용량이 다른 저압 체결 상태와 고압 체결 상태를 제공하기 위해 두 개의 피스톤을 구비한 2중 피스톤 형태이고, 상기 제1 기어 변환 지시가 발생할 때 상기 저압 체결 상태를 제공하기 위해 상기 피스톤들 중 하나만이 작동되고, 이어서 제2 기어 변환 지시가 발생할 때는 상기 고압 체결 상태를 제공하기 위해 상기 두 개의 피스톤 모두가 작동하는 것을 특징으로 하는 예비충전 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 기어 변환 지시의 발생 전에 상기 선택된 마찰 요소의 해방 상태를 제공하기 위해 소정의 기어 변환이 실행될 때, 그리고 상기 제1 기어 변환 지시가 발생한 후에 상기 선택된 마찰 요소가 해방 상태를 향한 복귀 행정을 완료하지 못했을 때, 상기 제2 섹션이 상기 선택된 마찰 요소의 예비충전 압력값을 상기 선택된 마찰 요소의 행정이 진행되도록 하는 대기 압력의 초기값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 예비충전 제어 시스템.
제6항에 있어서, 상기 제2 섹션이 상기 선택된 마찰 요소의 유압 지시값이 0이 될 때를 상기 소정의 기어 변환의 완료로 판단하도록 된 것을 특징으로 하는 예비충전 제어 시스템.
2중 피스톤 형태의 마찰 요소와, 기어 변환 지시의 발생시에 변속기의 소정의 기어 속도를 제공할 수 있도록 상기 마찰 요소의 체결 상태를 유도하는 기어 변환 시스템과, 상기 마찰 요소의 체결 행정이 신속하게 개시되도록 상기 기어 변환 지시의 발생시에 상기 마찰 요소의 유압 지시값을 예비충전 압력값까지 상승시키고 예비충전기간 동안 상기 예비충전 압력값으로 유지시키는 예비충전 시스템을 포함하는 자동 변속기에서, 상기 예비충전 시스템의 동작을 제어하는 예비충전 제어 시스템이며,

상기 마찰 요소의 체결 상태를 요구하는 형태의 연속적으로 발생되는 제1 및 제2 기어 변환 지시를 받는 제1 섹션과, 상기 제1 기어 변환 지시에 의해 요구되는 상기 마찰 요소의 예비충전 기간동안 상기 제2 기어 변환 지시가 발생될 때 그 마찰 요소의 예비충전 기간을 제2 기어 변환 지시에 의해 요구되는 예비충전 기간이 경과할 때까지로 연장시키는 제2 섹션을 포함하는 예비충전 제어 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제1 기어 변환 지시의 발생시에 마찰 요소의 저압 체결 상태를 제공하기 위해 상기 2중 피스톤 형태의 마찰 요소에서 두 개의 피스톤들 중 하나가 작동되고, 상기 제1 기어 변환 지시에 이어서 상기 제2 기어 변환 지시의 발생시에는 고압 체결 상태를 제공하기 위해 두 개의 피스톤들 모두가 작동하는 것을 특징으로 하는 예비충전 제어 시스템.