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KR101787934B1 - 차량, 차량용 제어 장치 및 차량용 제어 방법 - Google Patents

차량, 차량용 제어 장치 및 차량용 제어 방법 Download PDF

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KR101787934B1
KR101787934B1 KR1020167016845A KR20167016845A KR101787934B1 KR 101787934 B1 KR101787934 B1 KR 101787934B1 KR 1020167016845 A KR1020167016845 A KR 1020167016845A KR 20167016845 A KR20167016845 A KR 20167016845A KR 101787934 B1 KR101787934 B1 KR 101787934B1
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KR
South Korea
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sleeve
clutch
torque
power transmission
transmission path
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가즈야 사카모토
아츠시 아야베
겐지 마츠오
히로키 곤도
미츠히로 후카오
Original Assignee
도요타 지도샤（주）
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Abstract

싱크로 기구를 작동시켜 도그 클러치를 계합 (접속) 할 때에, 제 1 압압력이 허브 슬리브에 작용했을 때 업로크가 발생하면, 허브 슬리브의 스플라인 치형의 치형 팁과 싱크로나이저 링의 스플라인 치형의 치형 팁이 맞닿아, 이들의 스플라인 치형을 계합할 수 없게 된다. 하지만, 제 2 압압력이 허브 슬리브에 작용할 때, 업로크가 해제되기 쉬운 상태가 된다. 또한, 슬리브에 엔진으로부터의 토크가 작용할 때, 서로 맞닿는 스플라인 치형 사이에 회전 방향의 어긋남이 발생된다. 이렇게 하여, 업 로크가 확실히 해제된다.

Description

차량, 차량용 제어 장치 및 차량용 제어 방법 {VEHICLE, CONTROL APPARATUS FOR VEHICLE, AND CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은, 차량, 차량용 제어 장치, 및 차량용 제어 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 동력 전달 경로에 싱크로메시 기구를 가지는 도그 클러치를 구비한 차량, 그 차량용 제어 장치, 및 그 차량용 제어 방법에 관한 것이다.
한 쌍의 회전 부재를 접속/분리하는 도그 클러치 (dog clutch) 에 구비된 싱크로메시 기구가 잘 알려져 있다. 그 도그 클러치가 접속될 때, 싱크로메시 기구는 회전 속도가 다른 회전 부재의 회전 속도를 동기시켜, 매끄러운 계합 (engagement) 을 가능하게 한다. 일본 공개 특허 공보 2010-281423 (JP 2010-281423 A) 에는 전달 장치 (transmission device) 가 기재되어 있다. 그 전달 장치는 복수의 싱크로메시 기구 (synchromesh mechanism) 를 구비한다. 변속 지령 (shift command) 이 있을 때, 전달 장치는, 속도 위치 (speed position) 가 변속되는 목표 속도 위치의 싱크로메시 기구를 작동시켜 변속 동작을 수행하고, 변속 지령이 있을 때부터 소정 시간이 경과할 때까지, 목표 속도 위치 이외의 적어도 하나의 다른 속도 위치의 콘면에 싱크로나이저 링을 압압시킨다. 이와 같이, 다른 속도 위치에 대응하는 싱크로메시 기구를 작동시켜 동기를 촉진시킴으로써, 충분한 동기 용량이 확보된다. 그러므로, 전달 장치의 구조를 복잡화 및 대형화하는 일 없이 변속 시간을 단축할 수 있다.
그런데, 싱크로메시 기구를 작동시켜 도그 클러치를 계합 (접속) 할 때에 정상적으로 싱크로메시 기구가 작동한 경우에는, 싱크로메시 기구의 허브 슬리브에 형성되어 있는 스플라인 치형 (spline teeth) 이 싱크로메시 기구의 싱크로나이저 링에 형성되어 있는 스플라인 치형과 회전 방향에서 맞물린다. 그렇지만, 회전 부재의 회전 속도를 서로 동기시킬 때, 계합 불량, 소위 업로크 (uplock) 가 발생하는 일이 있다. 이 계합 불량시, 허브 슬리브의 스플라인 치형과 싱크로나이저 링의 스플라인 치형이 서로 치형 팁 (tooth tip) 에서 맞닿아, 이들 스플라인 치형이 계합될 수 없다 (맞물려질 수 없다). 업로크가 발생하면, 도그 클러치가 정상적으로 계합 (접속) 되지 않아, 회전 부재 간에서의 동력 전달이 불완전하게 된다. 업로크를 방지하는 방법으로서, 예를 들면, 다음의 구성이 생각될 수 있다. 업로크를 검지하는 센서가 제공되고, 업로크가 검지된 경우에는, 싱크로메시 기구의 작동이 일단 취소되고, 다시 계합 작동이 실행된다. 그렇지만, 변속 시간이 길어져 버린다. 예를 들어, 싱크로메시 기구의 작동을 취소하는 시간이 소모된다.
본 발명은, 싱크로메시 기구를 가지는 도그 클러치를 구비한 차량으로서, 도그 클러치의 계합 시에 업로크가 발생하는 경우에도, 그 업로크를 취소하고 변속 동작을 신속하게 수행할 수 있는, 그러한 차량, 그 차량용 제어 장치 및 그 차량용 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 1 양태는 차량용 제어 장치를 제공한다. 그 차량은 싱크로메시 기구를 가지는 도그 클러치를 구비한다. 그 싱크로메시 기구는 슬리브 및 싱크로나이저 링을 구비한다. 도그 클러치의 계합이 판단되면, 슬리브를 싱크로나이저 링에 소정의 압압력으로 압압해 싱크로나이저 링과 동기시킨 후, 상기 도그 클러치가 계합된다. 제어 장치는 전자 제어 장치를 포함하고, 그 전자 제어 장치는, (a) 도그 클러치를 계합할 때에, 슬리브와 싱크로나이저 링을 계합하기 위해 필요한 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고; (b) 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 것으로서, 상기 제 2 압압력은 상기 제 1 압압력보다 작고, 상기 슬리브에 토크가 입력되지 않는 조건 하에서 상기 슬리브와 싱크로나이저 링의 동기 상태가 상기 제 2 압압력에 의해 유지되는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고; (c) 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고 있는 동안에, 상기 슬리브에 상기 차량의 구동력원으로부터의 토크를 입력하도록 구성된다.
이러한 구성에 의하면, 도그 클러치를 계합 (접속) 할 때에, 제 1 압압력이 슬리브에 작용했을 때 업로크가 발생하면, 상기 슬리브의 스플라인 치형의 치형 팁과 상기 싱크로나이저 링의 스플라인 치형의 치형 팁이 맞닿아, 이들 스플라인 치형이 계합될 수 없다; 하지만, 그 후에, 제 2 압압력이 슬리브에 작용함으로써, 업로크가 해제되기 쉬운 상태가 된다. 또한, 슬리브에 구동력원으로부터의 토크가 작용할 때, 서로 맞닿는 스플라인 치형 사이에 회전 방향의 어긋남이 발생된다. 이렇게 하여, 업로크가 해제된다. 이와 같이, 업로크가 발생하더라도, 그 업로크가 해제되기 때문에, 도그 클러치를 계합시킬 수 있다. 또한 업로크가 발생한 경우, 일단 싱크로메시 기구의 작동을 취소하는 등의 동작도 불필요하게 되어, 제어도 간단하고, 계합 시간이 길어지는 것이 회피된다.
위의 양태에 따른 제어 장치에 있어서, 상기 구동력원과 상기 슬리브 사이의 동력 전달 경로에는 제 1 클러치가 설치될 수도 있고, 상기 전자 제어 장치는 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 상기 제 1 클러치의 계합을 시작함으로써 상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터의 토크를 입력하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이, 슬리브에 제 2 압압력이 작용한 상태에서 제 1 클러치의 계합이 시작되고, 다음으로 제 1 클러치를 경유해 상기 슬리브에 구동력원으로부터의 토크가 전달된다. 이렇게 하여, 슬리브와 싱크로나이저 링이 회전 방향에서 서로 어긋나게 되어, 그 결과 업로크가 해제된다.
위의 양태에 따른 제어 장치에 있어서, 전자 제어 장치는, 상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터의 토크를 입력한 후, 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링을 계합시키는데 필요한 압압력을 상기 슬리브에 작용시키도록 구성될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 슬리브에 구동력원이 토크가 입력되고 업로크가 해제된 후, 슬리브와 싱크로나이저 링을 계합하는데 필요한 압압력이 슬리브에 작용함으로써, 도그 클러치가 확실하게 계합된다.
위의 양태에 따른 제어 장치에 있어서, 무단 변속기 및 기어 기구가 입력 축과 출력 축 사이에 서로 병렬로 설치될 수도 있고, 상기 구동력원에서 출력된 토크가 입력 축에 입력될 수도 있고, 상기 토크가 출력 축에 전달될 수도 있고, 상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 기어 기구를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 1 동력 전달 경로에는 상기 제 1 클러치 및 상기 도그 클러치가 삽입될 수도 있고, 상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 무단 변속기를 경유해 상기 출력 축으로 전달되는 제 2 동력 전달 경로에는 제 2 클러치가 삽입될 수도 있고, 상기 제 2 클러치는 그 제 2 동력 전달 경로를 접속 또는 차단할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 제 1 클러치 및 도그 클러치가 계합되고 제 2 클러치가 해방될 때, 제 1 동력 전달 경로를 사용하는 것에 의해 차량 주행이 가능해지는 반면, 제 1 클러치 및 도그 클러치 중 적어도 한쪽이 해방되고 제 2 클러치가 계합될 때, 제 2 동력 전달 경로를 사용하는 것에 의한 차량 주행이 가능해진다. 동력 전달 경로를 제 2 동력 전달 경로로부터 제 1 동력 전달 경로로 전환할 때에, 도그 클러치 및 제 1 클러치가 계합될 필요가 있다. 이 때, 싱크로메시 기구를 구성하는 슬리브에 제 2 압압력을 작용시키고 또한 제 1 클러치의 계합을 시작함으로써 슬리브에 토크가 입력된다. 이렇게 하여, 업로크가 발생하는 경우에는, 그 업로크가 확실하게 해제된다.
위의 양태에 따른 제어 장치에 있어서, 전자 제어 장치는, 주행 중의 동력 전달 경로를 상기 제 2 동력 전달 경로로부터 상기 제 1 동력 전달 경로로 전환할 경우에, 상기 도그 클러치의 계합을 시작하고, 상기 슬리브에 상기 제 2 압압력이 작용하면, 상기 제 2 클러치를 해방하고 상기 제 1 클러치를 계합시키도록 구성될 수도 있다. 이와 같이, 슬리브에 제 2 압압력이 작용한 상태에서 제 1 클러치의 계합을 시작함으로써 슬리브에 토크가 입력되므로, 업로크가 발생하는 경우에, 그 업로크가 확실하게 해제된다.
위의 양태에 따른 제어 장치에 있어서, 전자 제어 장치는 상기 제 2 동력 전달 경로를 경유해 상기 구동력원의 토크가 상기 출력 축에 전달되는 동안, 상기 도그 클러치를 해방하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이, 제 2 동력 전달 경로를 경유해 구동력원의 토크가 출력 축에 전달되는 동안은 도그 클러치가 해방된다. 그러므로, 제 1 동력 전달 경로를 구성하는 회전 부재의 동반 회전이 억제되어, 연비가 향상됨과 동시에, 제 1 동력 전달 경로를 구성하는 회전 부재의 고 회전에 의한 내구성 저하도 억제된다.
본 발명의 제 2 양태는 차량용 제어 방법을 제공한다. 차량은 도그 클러치 및 전자 제어 장치를 포함한다. 도그 클러치는 싱크로메시 기구를 구비한다. 그 싱크로메시 기구는 슬리브 및 싱크로나이저 링을 구비한다. 도그 클러치의 계합이 판단되면, 슬리브를 싱크로나이저 링에 소정의 압압력으로 압압해 싱크로나이저 링과 동기시킨 후, 상기 도그 클러치가 계합된다. 상기 제어 방법은, (a) 도그 클러치를 계합할 때에, 전자 제어 장치에 의해, 슬리브와 싱크로나이저 링을 계합하기 위해 필요한 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 단계; (b) 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 전자 제어 장치에 의해, 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 단계로서, 상기 제 2 압압력은 상기 제 1 압압력보다 작고, 상기 슬리브에 토크가 입력되지 않는 조건 하에서 상기 슬리브와 싱크로나이저 링의 동기 상태가 상기 제 2 압압력에 의해 유지되는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 단계; 및 (c) 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고 있는 동안에, 전자 제어 장치에 의해, 상기 슬리브에 상기 차량의 구동력원으로부터의 토크를 입력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태는 차량을 제공한다. 차량은, 싱크로메시 기구를 포함하는 도크 클러치로서, 상기 싱크로메시 기구는 슬리브 및 싱크로나이저 링을 포함하고, 상기 슬리브는, 상기 도그 클러치의 계합이 판정될 때, 싱크로나이저 링에 소정의 압압력으로 압압해 싱크로나이저 링과 동기된 후, 도크 클러치가 계합되는, 상기 도크 클러치; 및 전자 제어 장치를 포함하고, 상기 전자 제어 장치는 (a) 도그 클러치를 계합할 때에, 슬리브와 싱크로나이저 링을 계합하기 위해 필요한 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고; (b) 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 것으로서, 상기 제 2 압압력은 상기 제 1 압압력보다 작고, 상기 슬리브에 토크가 입력되지 않는 조건 하에서 상기 슬리브와 싱크로나이저 링의 동기 상태가 상기 제 2 압압력에 의해 유지되는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고; (c) 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고 있는 동안에, 상기 슬리브에 상기 차량의 구동력원으로부터의 토크를 입력하도록 구성된다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 이점들 및 기술적 그리고 산업적 의의가 아래에서, 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 같은 부호들은 같은 엘리먼트들을 나타내고, 첨부 도면들에서:
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 차량에 구비되는 구동 시스템의 개략 구성을 설명하기 위한 골격 도면이다;
도 2는 도 1에 나타낸 구동 시스템의 주행 패턴의 전환을 나타내는 도면이다;
도 3a 는 도 1에 나타낸 싱크로메시 기구의 구성을 설명하는 도면이다;
도 3b 는 도 1에 나타낸 싱크로메시 기구의 동작을 설명하는 도면이다;
도 4a 는 도 1에 나타낸 싱크로메시 기구의 구성을 설명하는 다른 도면이다;
도 4b 는 도 1에 나타낸 싱크로메시 기구의 동작을 설명하는 다른 도면이다;
도 5는 도 1에 나타낸 싱크로메시 기구에 있어서 업로크가 발생한 상태를 설명하는 도면이다;
도 6은 도 1에 나타낸 구동 시스템을 제어하는 전자 제어 장치의 입출력 계통을 설명함과 동시에, 그 전자 제어 장치에 의해 구현되는 제어 기능의 주요부를 설명하는 기능 블록 선도이다;
도 7a 및 도 7b 는 도 1에 나타낸 싱크로메시 기구를 작동시킬 때 업로크가 발생했을 때의 허브 슬리브의 스플라인 치형과 싱크로나이저 링의 스플라인 치형 상태를 설명하기 위한 도이다;
도 8은 도 6에 나타낸 전자 제어 장치의 주요부, 즉 벨트 주행 모드로부터 기어 주행 모드로 전환할 때에, 싱크로메시 기구가 작동될 때 업로크가 발생한 경우에도, 확실하게 도그 클러치를 계합시킬 수 있는 제어 작동을 설명하는 플로우 차트이다; 그리고
도 9는 도 8에 나타낸 플로우 차트에 기초한 작동 결과를 나타내는 타임 차트이다.
적합하게는, 본 명세서에 있어서, 업로크란, 싱크로메시 기구의 슬리브에 형성되어 있는 스플라인 치형의 치형 팁과 싱크로메시 기구의 싱크로나이저 링에 형성되어 있는 스플라인 치형의 치형 팁이 맞닿는 상태를 의미하고, 슬리브의 스플라인 치형의 진행이 저지된 상태에 대응한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에 있어서 도면은 적절한 경우 간략화 혹은 변형되어 있고, 각 부의 치수 비 및 형상 등은 반드시 정확하게 그려져 있지는 않다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 차량 (10) 에 구비되는 구동 시스템 (12) 의 개략 구성을 설명하기 위한 골격 도면이다. 구동 시스템 (12) 은 예를 들면 엔진 (14), 토크 컨버터 (16), 전후진 전환 장치 (18), 벨트식 무단 변속기 (20) (이하, 무단 변속기 (20)), 기어 기구 (22), 및 출력 축 (25) 을 포함한다. 엔진 (14) 은 차량 (10) 을 추진시키기 위한 구동력원으로서 이용된다. 토크 컨버터 (16) 는 유체식 전달 장치 (fluid transmission device) 의 역할을 한다. 출력 기어 (24) 가 출력 축 (25) 에 형성된다. 출력 기어 (24) 는 구동륜 (미도시) 에 동력 전달 가능하다. 구동 시스템 (12) 은 제 1 동력 전달 경로와 제 2 동력 전달 경로를 서로 병렬로 구비한다. 제 1 동력 전달 경로를 통해, 엔진 (14) 으로부터 출력되는 토크 (구동력) 이 토크 컨버터 (16) 을 경유해 터빈 축 (26) 에 입력되고, 이 토크가 터빈 축 (26) 으로부터 기어 기구 (22) 등을 경유해 출력 축 (25) 으로 전달된다. 제 2 동력 전달 경로를 통해, 상기 터빈 축 (26) 에 입력된 토크가 제 2 동력 전달 경로를 통하여 무단 변속기 (20) 을 경유해 출력 축 (25) 에 전달된다. 구동 시스템 (12) 은 차량 (10) 의 주행 상태에 따라 동력 전달 경로를 전환하도록 구성된다. 터빈 축 (26) 이 본 발명에 따른 입력 축에 대응한다
엔진 (14) 은 예를 들면 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진으로 구성되어 있다. 토크 컨버터 (16) 는 펌프 임펠러 (16p) 및 터빈 임펠러 (16t) 를 구비하고 있고, 유체를 통해 동력을 전달하도록 구성된다. 펌프 임펠러 (16p) 는 엔진 (14) 의 크랭크축에 연결된다. 터빈 임펠러 (16t) 는 토크 컨버터 (16) 의 출력측 부재에 상당하는 터빈 축 (26) 을 통해 전후진 전환 장치 (18) 에 연결된다. 펌프 임펠러 (16p) 와 터빈 임펠러 (16t) 사이에는 록업 클러치 (28) 가 설치된다. 록업 클러치 (28) 가 완전하게 계합될 때, 펌프 임펠러 (16p) 및 터빈 임펠러 (16t) 가 일체로 회전하게 된다.
전후진 전환 장치 (18) 는 전진용 클러치 (C1), 후진용 브레이크 (B1), 및 더블 피니언형 유성 기어 장치 (30) 을 주체로서 구성되어 있다. 캐리어 (30c) 가 토크 컨버터 (16) 의 터빈 축 (26) 및 무단 변속기 (20) 의 입력 축 (32) 에 일체적으로 연결되어 있다. 링 기어 (30r) 가 후진용 브레이크 (B1) 를 통해 하우징 (34) 에 선택적으로 연결되어 있다. 하우징 (34) 은 비회전 부재의 역할을 한다. 선 기어 (30s) 가 소경 기어 (36) 에 접속되어 있다. 선 기어 (30s) 와 캐리어 (30c) 가 전진용 클러치 (C1) 를 통해 서로 선택적으로 연결된다. 전진용 클러치 (C1) 및 후진용 브레이크 (B1) 의 각각은 분리 장치에 상당하고, 유압 액추에이터에 의해 마찰 계합되는 유압식 마찰 계합 장치이다. 전진용 클러치 (C1) 가 본 발명에 따른 구동력원과 슬리브 사이의 동력 전달 경로에 제공되는 제 1 클러치에 대응한다.
유성기어 장치 (30) 의 선 기어 (30s) 는 기어 기구 (22) 를 구성하는 소경 기어 (36) 에 연결되어 있다. 기어 기구 (22) 는 소경 기어 (36) 와 대경 기어 (40) 를 포함한다. 대경 기어 (40) 는 카운터 축 (38) 에 상대적으로 회전 불가능하게 설치되어 있다. 카운터 축 (38) 과 동일한 회전 축선 주위에는 아이들러 기어 (42) 가 카운터 축 (38) 에 대해서 상대적으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 카운터 축 (38) 과 아이들러 기어 (42) 사이에는 도그 클러치 (D1) 가 설치되어 있다. 도그 클러치 (D1) 는 선택적으로 카운터 축 (38) 을 아이들러 기어 (42) 에 접속시키거나 또는 카운터 축 (38) 을 아이들러 기어 (42) 로부터 분리시킨다. 도그 클러치 (D1) 는 제 1 기어 (48), 제 2 기어 (50) 및 허브 슬리브 (61) 를 포함한다. 제 1 기어 (48) 는 카운터 축 (38) 에 형성된다. 제 2 기어 (50) 는 아이들러 기어 (42) 에 형성된다. 스플라인 치형 (70) 은 허브 슬리브 (61) 에 형성된다. 스플라인 치형 (70) 은 이들 제 1 기어 (48) 및 제 2 기어 (50) 와 끼워맞추어짐 가능 (계합 가능, 맞물림 가능) 할 수 있다. 허브 슬리브 (61) 가 이들 제 1 기어 (48) 및 제 2 기어 (50) 와 끼워맞추어질 때, 카운터 축 (38) 이 아이들러 기어 (42) 에 접속된다. 또한 도그 클러치 (D1) 는 싱크로메시 기구 (S1) 를 구비한다. 싱크로메시 기구 (S1) 는 제 1 기어 (48) 와 제 2 기어 (50) 을 끼워맞출 때 회전을 동기시키는 동기 기구로서 역할을 한다.
아이들러 기어 (42) 는 그 아이들러 기어 (42) 보다 대경의 입력 기어 (52) 와 맞물려 있다. 입력 기어 (52) 는 출력 축 (25) 에 대해서 상대적으로 회전 불가능하게 설치되어 있다. 출력 축 (25) 은 무단 변속기 (20) 의 (후술하는) ２차 풀리의 회전 축선과 공통되는 회전 축선을 따라 배치되어 있다. 출력 축 (25) 는 상기 회전 축선 주위에 회전 가능하게 배치되어 있다. 입력 기어 (52) 및 출력 기어 (24) 가 상대적으로 회전 불가능하게 출력 축 (25) 에 설치되어 있다. 따라서, 엔진 (14) 의 토크가 터빈 축 (26) 으로부터 기어 기구 (22) 를 경유해 출력 축 (25) 에 전달되는 제 1 동력 전달 경로에 전진용 클러치 (C1), 후진용 브레이크 (B1) 및 도그 클러치 (D1) 가 삽입되어 있다.
또한 무단 변속기 (20) 와 출력 축 (25) 사이에는 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 삽입되어 있다. 벨트 주행용 클러치 (C2) 는 선택적으로 무단 변속기 (20) 를 출력 축 (25) 에 접속시키거나 또는 무단 변속기 (20) 를 출력 축 (25) 으로부터 분리시킨다. 이 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 계합될 때, 제 2 동력 전달 경로가 형성된다. 제 2 동력 전달 경로를 통해, 엔진 (14) 의 토크가 입력 축 (32) 및 무단 변속기 (20) 을 경유해 출력 축 (25) 에 전달된다. 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 해방되면, 제 2 동력 전달 경로가 차단되고 무단 변속기 (20) 로부터 출력 축 (25) 으로 토크가 전달되지 않는다. 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 본 발명의 제 2 동력 전달 경로를 접속 또는 차단하는 제 2 클러치에 대응한다.
무단 변속기 (20) 는 1차 풀리 (54) (가변 풀리 (54)), ２차 풀리 (56) (가변 풀리 (56)), 및 전동 벨트 (58) 를 구비한다. 무단 변속기 (20) 는 입력 축 (32) 과 출력 축 (25) 사이의 동력 전달 경로에 설치된다. 입력 축 (32) 은 터빈 축 (26) 에 연결된다. 1차 풀리 (54) 는 입력 축 (32) 에 설치된 입력측 부재이고, 가변 유효 지름을 갖는다. 2차 풀리 (56) 는 출력측 부재이고, 가변 유효 지름을 갖는다. 전동 벨트 (58) 는 한 쌍의 가변 풀리 (54, 56) 사이에 걸치도록 한 쌍의 가변 풀리 (54, 56) 주위에 감겨진다. 한 쌍의 가변 풀리 (54, 56) 와 전동 벨트 (58) 사이의 마찰력을 통해 동력이 전달된다.
1차 풀리 (54) 는 고정 시브 (54a), 가동 시브 (54b), 및 1차측 유압 액추에이터 (54c) 를 구비한다. 고정 시브 (54a) 는 입력 축 (32) 에 고정된 입력측 고정 회전체로서 역할을 한다. 가동 시브 (54b) 는, 입력 축 (32) 에 대해서 축선 주위로 상대적으로 회전이 불가능하고 축선 방향으로 이동 가능하게 설치된 입력측 가동 회전체로서 역할을 한다. 1차측 유압 액추에이터 (54c) 는 고정 시브 (54a) 와 가동 시브 (54b) 사이의 V 홈 폭을 변경하기 위해 가변 시브 (54b) 를 이동시키기 위한 추력을 발생시킨다. 2차 풀리 (56) 는 고정 시브 (56a), 가동 시브 (56b), 및 2차측 유압 액추에이터 (56c) 를 구비한다. 고정 시브 (56a) 는 출력측 고정 회전체로서 역할을 한다. 가동 시브 (56b) 는, 고정 시브 (56a) 에 대해서 축선 주위로 상대적으로 회전이 불가능하고 축선 방향으로 이동 가능하게 설치된 출력측 가동 회전체로서 역할을 한다. 2차측 유압 액추에이터 (56c) 는 고정 시브 (56a) 와 가동 시브 (56b) 사이의 V 홈 폭을 변경하기 위해 가동 시브 (56b) 를 이동시키기 위한 추력을 발생시킨다.
상기 한 쌍의 가변 풀리 (54, 56) 의 각각의 V 홈 폭이 변화해, 전동 벨트 (58) 의 권취 경 (유효 지름) 이 변경된다. 이렇게 하여, 실제 속도 비 (기어 비) γ (=입력 축 회전 속도 Nin/출력 축 회전 속도 Nout) 가 연속적으로 변경된다. 예를 들면, 1차 풀리 (54) 의 V 홈 폭이 좁아지면, 속도 비 γ 가 작아진다. 즉, 무단 변속기 (20) 가 업시프트된다. 1차 풀리 (54) 의 V 홈 폭이 넓어지면, 속도 비 γ 가 증가된다. 즉, 무단 변속기 (20) 가 다운시프트된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 구동 시스템 (12) 의 작동에 대해서 도 2에 나타내는 각 주행 패턴 마다의 계합 요소의 계합 차트를 이용해 설명한다. 도 2에 있어서, C1이 전진용 클러치 (C1) 의 작동 상태에 대응하고, C2가 벨트 주행용 클러치 (C2) 의 작동 상태에 대응하고, B1이 후진용 브레이크 (B1) 의 작동 상태에 대응하고, D1 이 도그 클러치 (D1) 의 작동 상태에 대응하고, "○" 는 계합 (접속) 상태를 나타내며 "×" 는 해방(차단)을 나타내고 있다. 도그 클러치 (D1) 는 싱크로메시 기구 (S1) 를 구비한다. 도그 클러치 (D1) 가 계합될 때, 싱크로메시 기구 (S1) 가 작동하게 된다.
먼저, 기어 기구 (22) 를 경유해 엔진 (14) 의 토크가 출력 기어 (24) 에 전달되는 주행 패턴, 즉 제 1 동력 전달 경로를 통해 토크가 전달되는 주행 패턴에 대해서 설명한다. 이 주행 패턴은 도 2에 나타낸 기어 주행 모드에 대응한다. 도 2에 나타난 바와 같이, 전진용 클러치 (C1) 및 도그 클러치 (D1) 가 계합 (접속) 되는 한편, 벨트 주행용 클러치 (C2) 및 후진용 브레이크 (B1) 가 해방 (분리) 된다.
전진용 클러치 (C1) 가 계합될 때, 전후진 전환 장치 (18) 를 구성하는 유성 기어 장치 (30) 가 일체로 회전되므로, 소경 기어 (36) 가 터빈 축 (26) 과 동 회전 속도로 회전된다. 소경 기어 (36) 가 카운터 축 (38) 에 설치되어 있는 대경 기어 (40) 와 맞물려지고 있으므로, 카운터 축 (38) 도 이와 같이 회전된다. 도그 클러치 (D1) 가 계합되어 있으므로, 카운터 축 (38) 과 아이들러 기어 (42) 가 서로 접속되고, 아이들러 기어 (42) 가 입력 기어 (52) 와 맞물려지므로, 입력 기어 (52) 와 일체적으로 설치되어 있는 출력 축 (25) 및 출력 기어 (24) 가 회전된다. 이와 같이, 상기 제 1 동력 전달 경로에 삽입되어 있는 전진용 클러치 (C1) 및 도그 클러치 (D1) 가 계합되면, 엔진 (14) 의 토크가 토크 컨버터 (16), 터빈 축 (26), 전후진 전환 장치 (18), 기어 기구 (22) 및 아이들러 기어 (42) 등을 경유해 출력 축 (25) 및 출력 기어 (24) 에 전달된다.
이어서, 무단 변속기 (20) 을 경유해 엔진 (14) 의 토크가 출력 기어 (24) 에 전달되는 주행 패턴에 대해서 설명한다. 이 주행 패턴이 도 2에 나타낸 벨트 주행 모드 (고 차속) 에 대응한다. 도 2의 벨트 주행 모드에 나타난 바와 같이, 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 접속되는 한편, 전진용 클러치 (C1), 후진용 브레이크 (B1) 및 도그 클러치 (D1) 가 분리된다. 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 접속될 때, ２차 풀리 (56) 가 출력 축 (25) 에 접속되므로, 2차 풀리 (56) 가 출력 축 (25) 및 출력 기어 (24) 와 일체로 회전하게 된다. 따라서, 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 접속되면, 상기 제 2 동력 전달 경로가 형성되고, 엔진 (14) 의 토크가 토크 컨버터 (16), 터빈 축 (26), 입력 축 (32), 무단 변속기 (20) 및 출력 축 (25) 을 경유해 출력 기어 (24) 에 전달된다. 이 때, 제 2 동력 전달 경로를 경유해 엔진 (14) 의 토크가 전달되는 벨트 주행 모드 중에 도그 클러치 (D1) 가 해방 (분리) 되는 이유는, 벨트 주행 모드 중의 기어 기구 (22) 등의 끌림이 없어지고, 고 차속에서 기어 기구 (22) 등이 고 회전이 방지되기 때문이다.
기어 주행 모드는 저 차속 영역에서 선택된다. 제 1 동력 전달 경로에 기초한 속도 비 γ1 (입력 축 회전 속도 Nin/출력 축 회전 속도 Nout) 는 무단 변속기 (20) 의 최대 속도 비 γmax 보다 큰 값으로 설정되어 있다. 즉, 속도 비 γ1 는 무단 변속기 (20) 에서는 설정되어 있지 않은 값으로 설정되어 있다. 예를 들면 차속 V 가 상승하는 결과로서 벨트 주행 모드로 전환하는 판정이 내려지면, 주행 패턴이 벨트 주행 모드로 전환된다. 기어 주행 모드로부터 벨트 주행 모드 (고 차속) 로 또는 벨트 주행 모드 (고 차속) 로부터 기어 주행 모드로 전환할 때에, 도 2 에 나타낸 벨트 주행 모드 (중 차속) 가 과도적으로 설정된다.
예를 들면, 기어 주행 모드로부터 벨트 주행 모드 (고 차속) 로 주행 패턴이 전환될 경우, 작동 상태는, 기어 주행 모드에 대응하는 전진용 클러치 (C1) 및 도그 클러치 (D1) 가 계합된 상태로부터 벨트 주행용 클러치 (C2) 및 도그 클러치 (D1) 가 계합된 상태로 과도적으로 전환된다. 즉, 전진용 클러치 (C1) 및 벨트 주행용 클러치 (C2) 사이에 계합/해방 상태의 전환이 시작된다. 이 때, 동력 전달 경로가 제 1 동력 전달 경로로부터 제 2 동력 전달 경로로 변경되고, 구동 시스템 (12) 이 실질적으로 업시프트된다. 동력 전달 경로가 전환된 후, 불필요한 끌림이나 기어 기구 (22) 등의 고 회전을 방지하기 위해서 도그 클러치 (D1) 가 해방 (분리) 된다 (피구동 입력이 차단된다).
주행 패턴이 벨트 주행 모드 (고 차속) 으로부터 기어 주행 모드로 전환될 경우, 작동 상태는 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 계합된 상태로부터 기어 주행으로의 전환 준비에서 도그 클러치 (D1) 가 계합되는 상태로 과도적으로 전환된다 (다운시프트 준비). 이 때, 기어 기구 (22) 를 경유해 유성 기어 장치 (30) 의 선 기어 (30s) 에도 회전이 전달된다. 이 상태로부터 전진용 클러치 (C1) 및 벨트 주행용 클러치 (C2) 사이의 계합/해방 상태의 전환 (전진용 클러치 (C1) 가 계합되고, 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 해방) 이 실행될 때, 동력 전달 경로가 제 2 동력 전달 경로로부터 제 1 동력 전달 경로로 전환된다. 이 때, 구동 시스템 (12) 은 실질적으로 다운시프트된다.
도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b 는 도그 클러치 (D1) 의 구성 및 작동 그리고 도그 클러치 (D1) 에 구비되는 싱크로메시 기구 (S1) 의 구성 및 작동을 설명하는 도면들이다. 도 3a 및 도 3b 는 도그 클러치 (D1) 가 해방 (분리) 된 상태를 나타낸다. 도 4a 및 도 4b 는 도그 클러치 (D1) 가 계합 (접속) 된 상태를 나타낸다. 도 3a 및 도 4a 는 싱크로메시 기구 (S1) 의 단면도이다. 도 3b 및 도 4b 는 도 3a 및 도 4a 의 상태를 외주 측으로부터 봤을 때 허브 슬리브 (61) 의 원통 부분을 제외한 전개도이다. 도 3a 에 나타난 바와 같이, 싱크로메시 기구 (S1) 는 허브 슬리브 (61), 시프팅 키 (62), 싱크로나이저 링 (64) 및 콘부 (68) 를 포함한다. 시프팅 키 (62) 는 키 스프링 (60) 에 의해 허브 슬리브 (61) 와 계합된다. 싱크로나이저 링 (64) 은 소정의 플레이를 가지는 상태에서 시프팅 키 (62) 와 함께 회전된다. 콘부 (68) 는 제 2 기어 (50) 부근에 설치된다. 스플라인 치형 (70) 은 허브 슬리브 (61) 의 내주면에 설치된다. 그러므로, 허브 슬리브 (61) 는 제 1 기어 (48) 에 항상 스플라인 끼워맞춤되고, 제 1 기어 (48) 와 함께 항상 일체적으로 회전된다. 허브 슬리브 (61) 가 도면에서 좌측으로 이동하게 되면, 시프팅 키 (62) 를 통해 싱크로나이저 링 (64) 이 콘부 (68) 에 압압되고, 상크로나이저 링 (64) 과 콘부 (68) 사이의 마찰에 의해 제 2 기어 (50) 에 동력이 전달된다. 허브 슬리브 (61) 가 또한 좌측으로 이동하게 되면, 허브 슬리브 (61) 의 스플라인 치형 (70) 이 제 2 기어 (50) 의 스플라인 치형 (72) 에 소정의 압압력으로 눌려짐으로써, 허브 슬리브 (61) 가 제 2 기어 (50) 와 동기된다. 도 4a 및 도 4b 에 나타난 바와 같이, 스플라인 치형 (70) 은 싱크로나이저 링 (64) 에 설치되어 있는 스플라인 치형 (72), 그리고 또한 제 2 기어 (50) 에 설치되어 있는 스플라인 치형 (74) 과 맞물려지고 계합된다. 이렇게 하여, 제 1 기어 (48) 및 제 2 기어 (50) 가 일체적으로 접속되고, 전후진 전환 장치 (18) 와 출력 기어 (24) 사이에 동력 전달 경로가 형성된다. 허브 슬리브 (61) 는 도그 클러치 (D1) 를 구성하는 부재이다. 하지만, 허브 슬리브 (61) 는 시프팅 키 (62) 를 압압하거나 또는 허브 슬리브 (61) 의 스플라인 치형 (70) 및 제 2 기어 (50) 의 스플라인 치형 (74) 이 서로 꽉 눌려질 때 동기가 진행되어, 허브 슬리브 (61) 는 싱크로메시 기구 (S1) 를 구성하는 부재에도 포함된다.
그런데, 벨트 주행 모드 (고 차속) 으로부터 벨트 주행 모드 (중 차속) 으로 과도적으로 전환할 때에, 도그 클러치 (D1) 의 계합 (즉 싱크로메시 기구 (S1) 의 작동) 이 시작되고, 도그 클러치 (D1) 가 과도적으로 계합된다. 하지만, 도 5에 나타난 바와 같이, 싱크로메시 기구 (S1) 의 허브 슬리브 (61) 의 스플라인 치형 (70) 의 치형 팁이 싱크로나이저 링 (64) 의 스플라인 치형 (72) 의 치형 팁과 맞닿으면 (충돌하면), 허브 슬리브 (61) 의 추가 이동이 곤란해지고, 도그 클러치 (D1) 의 맞물림이 불완전해진다. 이러한 경우에, 도그 클러치 (D1) 의 계합이 불완전해지므로, 도그 클러치 (D1) 의 동력 전달이 불충분해진다. 대조적으로, 도그 클러치 (D1) 를 계합할 때에, (후술하는) 전자 제어 장치 (80) 가 이하에 설명되는 작동을 실행한다. 이렇게 하여, 상술한 상호의 스플라인 치형의 치형 팁이 서로 충돌하는 경우에도, 확실하게 도그 클러치 (D1) 가 계합된다. 이하의 설명에서는, 상술한 상호의 스플라인 치형의 치형 팁이 서로 충돌하고 도그 클러치 (D1) 의 접속이 불완전해지는 상태를 업로크로 정의된다.
도 6은 엔진 (14), 무단 변속기 (20) 등을 제어하기 위해 차량 (10) 에 설치된 전자 제어 장치 (80) 의 입출력 계통을 설명함과 동시에, 전자 제어 장치 (80) 에 의해 구현되는 제어 기능의 주요부를 설명하는 기능 블록 선도이다. 전자 제어 장치 (80) 는 소위 마이크로컴퓨터를 포함한다. 마이크로컴퓨터는, 예를 들면 CPU, RAM, ROM, 입출력 인터페이스 등을 구비한다. CPU는 RAM의 일시 기억 기능을 이용하면서 미리 ROM에 기억된 프로그램에 따라 신호 처리를 실행함으로써 차량 (10) 에 대한 각종 제어를 실행한다. 예를 들면, 전자 제어 장치 (80) 는 엔진 (14) 에 대한 출력 제어, 무단 변속기 (20) 에 대한 변속 제어 및 벨트 클램핑 힘 제어, 기어 기구 (22) 가 사용되는 기어 주행 모드 및 무단 변속기 (20) 가 사용되는 벨트 주행 모드 중 어느 하나로 주행 패턴을 적당히 전환하는 제어 등을 실행하도록 구성된다. 필요에 따라, 전자 제어 장치 (80) 는 엔진 제어용 전자 제어 장치, 엔진 제어용 , 무단 변속기 제어용 전자 제어 장치, 주행 패턴 전환 용 전자 제어 장치 등으로 나누어진다.
전자 제어 장치 (80) 에는, 크랭크 축의 회전 각도 (위치) Acr 및 엔진 (14) 의 회전 속도 (엔진 회전 속도) Ne를 나타내는 신호, 터빈 축 (26) 의 회전 속도 (터빈 회전 속도) Nt를 나타내는 신호, 입력 축 회전 속도 Nin를 나타내는 신호, 출력 축 회전 속도 Nout를 나타내는 신호, 전자 스로틀 밸브의 스로틀 개도 θth를 나타내는 신호, 액셀레이터 조작량 Acc을 나타내는 신호, 브레이크 신호 Bon을 나타내는 신호, 변속 레버의 레버 위치 (조작 위치) Psh를 나타내는 신호 등이 공급된다. 크랭크축의 회전 각도 (위치) Acr 및 엔진 회전 속도 Ne 는 엔진 회전 속도 센서 (82) 에 의해 검출된다. 터빈 회전 속도 (Nt) 는 터빈 회전 속도 센서 (84) 에 의해 검출된다. 입력 축 회전 속도 Nin 는 무단 변속기 (20) 의 입력 축 (32) (1차 풀리 (54)) 의 회전 속도이고, 입력 축 회전 속도 센서 (86) 에 의해 검출된다. 출력 축 회전 속도 Nout 는 무단 변속기 (20) 의 2차 풀리 (56) 의 회전 속도이고, 차속 V에 대응하고, 출력 축 회전 속도 센서 (88) 에 의해 검출된다. 전자 스로틀 밸브의 스로틀 개도 θth 는 스로틀 센서 (90) 에 의해 검출된다. 액셀레이터 조작량 Acc 은 운전자의 가속 요구량으로서 액셀레이터 페달의 조작량이고, 액셀레이터 조작 량 센서 (92) 에 의해 검출된다. 브레이크 신호 Bon 는 풋 브레이크가 조작된 상태를 나타내고, 풋 브레이크 스위치 (94) 에 의해 검출된다. 풋 브레이크는 상용 브레이크이다. 변속 레버의 레버 위치 (조작 위치) 는 레버 위치 센서 (96) 에 의해 검출된다. 전자 제어 장치 (80) 는, 예를 들면, 출력 축 회전 속도 Nout 와 입력 축 회전 속도 Nin 에 기초하여 무단 변속기 (20) 의 실제 속도 비 γ(=Nin/Nout) 를 순차 산출한다.
전자 제어 장치 (80) 로부터, 엔진 출력 제어 지령 신호 Se, 유압 제어 지령 신호 Scvt, 유압 제어 지령 신호 Sswt 등이 출력된다. 엔진 출력 제어 지령 신호 Se 는 엔진 (14) 에 대한 출력 제어에 사용된다. 유압 제어 지령 신호 Scvt 는 무단 변속기 (20) 의 변속에 관한 유압 제어를 위해 사용된다. 유압 제어 지령 신호 Sswt 는 구동 시스템 (12) 의 주행 패턴의 전환에 관련된 전후진 전환 장치 (18) (전진용 클러치 (C1), 후진용 브레이크 (B1)), 벨트 주행용 클러치 (C2) 및 도그 클러치 (D1) 를 제어하기 위해 사용된다. 구체적으로는, 스로틀 신호, 분사 신호, 점화 시기 신호 등이 엔진 출력 제어 지령 신호 Se 로서 출력된다. 스로틀신호는 스로틀 액추에이터를 구동해 전자 스로틀 밸브의 개폐를 제어하기 위해 사용된다. 분사 신호는 연료 분사 장치에서 분사되는 연료의 양을 제어하기 위해 사용된다. 점화 시기 신호는 점화 장치에 의한 엔진 (14) 의 점화 시기를 제어하기 위해 사용된다. 1차 압력 Pin 를 조절하는 (도시하지 않는) 리니어 솔레노이드 밸브를 구동하기 위한 지령 신호, 2차 압력 Pout를 조절하는 (도시하지 않는) 리니어 솔레노이드 밸브를 구동하기 위한 지령 신호 등이 유압 제어 지령 신호 Scvt 로서 유압 제어 회로 (98) 에 출력된다. 1차 압력 Pin 은 1차측 유압 액추에이터 (54c) 에 공급된다. 2차 압력 Pout 은 2차측 유압 액추에이터 (56c) 에 공급된다. 유압 제어 지령 신호 Sswt로서 전진용 클러치 (C1) , 후진용 브레이크 (B1), 벨트 주행용 클러치 (C2), 및 싱크로메시 기구 (S1) 에 공급되는 유압을 제어하는 각 리니어 솔레노이드 밸브를 구동하기 위한 지령 신호 등이 유압 제어 회로 (98) 에 출력된다.
다음으로, 전자 제어 장치 (80) 의 제어 기능에 대해서 설명한다. 도 6에 나타내는 엔진 출력 제어부 (100) (엔진 출력 제어 수단) 은 예를 들면, 엔진 (14) 에 대한 출력 제어를 실행하기 위해 스로틀 신호, 분사 신호, 및 점화 시기 신호 등의 엔진 출력 제어 지령 신호 Se를 스로틀 액추에이터, 연료 분사 장치 및 점화 장치에 출력한다. 엔진 출력 제어부 (100) 는 예를 들면 요구 구동력 (구동 토크) 를 얻기 위한 목표 엔진 토크 Te* 를 설정한다. 요구 구동력은 액셀 조작량 Acc 및 차속 V에 기초하여 산출된다. 엔진 출력 제어부 (100) 는 목표 엔진토크 Te* 를 얻을 수 있도록 스로틀 액추에이터에 의해 전자 스로틀 밸브의 개폐를 제어하는 것뿐만 아니라, 연료 분사 장치에 의해 연료 분사량을 제어하고 점화 장치에 의해 점화 시기를 제어한다.
무단 변속 제어부 (102) (무단 변속 제어 수단) 은 목표 속도 비 γ* 가 얻어지도록 무단 변속기 (20) 의 속도 비 γ 를 제어한다. 목표 속도 비 γ* 는 액셀레이터 조작량 Acc, 차속 V, 브레이크 신호 Bon 등에 기초하여 산출된다. 구체적으로는, 무단 변속 제어부 (102) 는 무단 변속기 (20) 의 벨트 미끄러짐이 발생하지 않도록 하면서 무단 변속기 (20) 의 목표 속도 비 γ* 를 달성하도록, 1차 지시 압력 Pintgt 및 2차 지시 압력 Pouttgt 를 결정한다. 무단 변속 제어부 (102) 는, 1차 지시 압력 Pintgt 및 2차 지시 압력 Pouttgt 를 유압 제어 회로 (98) 에 출력한다. 목표 속도 비 γ* 는 엔진 (14) 의 작동점이 최적 라인 상에 있도록 설정된다. 1차 지시 압력 Pintgt 는 1차 압력 Pin의 지령치 (목표 1차 압력 Pin*) 이다. 2차 지시 압력 Pouttgt 은 2차 압력 Pout의 지령치 (목표 2차 압력 Pout*) 이다.
전환 제어부 (106) (전환 제어 수단) 은, 제 1 동력 전달 경로를 이용한 기어 주행 모드, 또는 제 2 동력 전달 경로를 이용한 벨트 주행 모드 (고 차속) 에 차량 (10) 의 주행 상태에 기초하여 주행 패턴을 전환하기 위한 전환 제어를 실행한다. 기어 주행 모드에서, 엔진 (14) 의 토크가 기어 기구 (22) 를 경유해 출력 기어 (24) 에 전달된다. 벨트 주행 모드 (고 차속) 에서, 엔진 (14) 의 토크가 무단 변속기 (20) 을 경유해 출력 기어 (24) 에 전달된다. 전환 제어부 (106) 는 전환 판정부 (108) (전환 판정 수단), 시간 경과 판정부 (110) (시간 경과 판정 수단) 및 토크 입력 판정부 (112) (토크 입력 판정 수단) 을 기능적으로 포함한다.
전환 판정부 (108) 는 차량 주행 중에 주행 패턴을 전환할지 여부를 판정한다. 전환 판정부 (108) 는, 예를 들면, 차량 (10) 의 주행 패턴을 결정하는 주행 영역 맵을 기억하고 있고, 현재의 주행 상태가 맵에 기초한 주행 패턴의 주행 영역과 상이한 주행 영역에 들어가면 주행 패턴의 전환을 판정한다. 차량 (10) 의 주행 패턴은 미리 얻어지는 차속 V 및 액셀레이터 조작량 Acc (혹은 스로틀 개도 θth) 로 구성된다. 기어 주행은 저 차속 및 저 액셀레이터 조작량 (저 부하 주행) 영역으로 설정된다. 벨트 주행 모드는 중 및 고 차속, 그리고 중 및 고 액셀레이터 조작량 (중 및 고 부하 주행) 영역으로 설정되어 있다.
전환 판정부 (108) 에 기초하여 주행 패턴의 전환이 판정되면, 전환 제어부 (106) 은 주행 패턴의 전환을 실행한다. 먼저, 기어 주행 모드로부터 벨트 주행 모드 (고 차속) 으로 전환할 경우에 대해서 설명한다. 전환 제어부 (106) 는 먼저 제 1 동력 전달 경로로부터 제 2 동력 전달 경로로 전환하기 위하여, 전진용 클러치 (C1) 와 벨트 주행용 클러치 (C2) 사이에 계합/해방 상태의 전환을 시작한다. 구체적으로는, 계합 전환 제어 (클러치 투 클러치 제어) 를 실행한다. 계합 전환 제어에 있어서, 전진용 클러치 (C1) 가 해방되고, 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 계합된다. 이 상태는 도 2의 과도적으로 전환되는 벨트 주행 (중 차속) 에 대응하고, 동력 전달 경로가 기어 기구 (22) 를 경유해 토크가 전달되는 제 1 동력 전달 경로로부터, 무단 변속기 (20) 을 경유해 토크가 전달되는 제 2 동력 전달 경로로 전환된다. 이어서, 전환 제어부 (106) 는 싱크로메시 기구 (S1) 의 허브 슬리브 (61) 를 이동시켜 접속된 도그 클러치 (D1) 를 분리하는 지령을 출력한다. 허브 슬리브 (61) 는 (도시하지 않는) 유압 액추에이터에 의해 구동되고, 그 유압 액추에이터에 공급되는 유압에 의해 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력이 조정된다. 즉, 싱크로메시 기구 (S1) 는 유압 하에서 작동한다.
다음으로, 벨트 주행 모드 (고 차속) 으로부터 기어 주행 모드로 주행 패턴을 전환할 경우, 즉 동력 전달 경로를 제 2 동력 전달 경로로부터 제 1 동력 전달 경로로 전환할 경우에 대해서 설명한다. 주행 패턴을 기어 주행 모드로 전환할 때에, 먼저, 싱크로메시 기구 (S1) 를 작동시켜 도그 클러치 (D1) 의 계합 (접속) 을 시작하지만, 상술한 업로크가 발생할 가능성이 있다. 대조적으로, 이하에 설명하는 제어를 실행함으로써, 업로크가 발생한 경우에도 확실하게 도그 클러치 (D1) 가 계합된다.
전환 제어부 (106) 는 전환 판정부 (108) 에 기초하여 도그 클러치 (D1) 를 계합하도록 판정하는 결과로서, 해방 상태 (분리 상태) 에 있는 도그 클러치 (D1) 를 계합하는 지령이 출력되면, 싱크로메시 기구 (S1) 를 작동시켜 제 1 압압력 F1를 소정 시간 ta 동안 허브 슬리브 (61) 에 작용시키는 지령을 출력한다. 제 1 압압력 F1 은 허브 슬리브 (61) 의 스플라인 치형 (70) 과 싱크로나이저 링 (64) 의 스플라인 치형 (72) 을 계합하는데 필요한 압압력 (바꾸어 말하면, 허브 슬리브 (61) 와 싱크로나이저 링 (64) 을 계합하는데 필요한 압압력) 이다. 그 소정 시간 ta 는 미리 설정된다. 이렇게 하여, 허브 슬리브 (61) 가 싱크로나이저 링 (64) 에 제 1 압압력 F1로 눌려져, 동기가 시작된다. 업로크가 발생하지 않는 경우에는, 스플라인 치형 (70, 72) 이 카운터 스플라인 치형 (72, 70) 사이에 압입되어져, 그 결과 스플라인 치형 (70, 72) 이 서로 계합 상태가 된다 (계합 완료). 한편, 업로크가 발생하면, 도 5에 나타낸 바처럼 상호의 스플라인 치형 (70, 72) 의 치형 팁이 서로 맞닿아, 스플라인 치형 (70, 72) 간의 계합이 저지된다. 이 상태를 도 7a 에 나타낸다. 허브 슬리브 (61) 의 스플라인 치형 (70) 에는 제 1 압압력 F1이 작용하고, 제 1 압압력 F1 은 상호의 스플라인 치형 (70, 72) 을 서로 계합하는데 필요한 크기를 가져, 제 1 압압력 F1 이 비교적 큰 값으로 설정된다. 따라서, 상호의 스플라인 치형 (70, 72) 이 서로 맞닿을 때, 이들의 치형 팁에서 발생하는 마찰력 Ffri1 도 커지고, 이들의 스플라인 치형 (70, 72) 이 회전 방향으로 어긋나는 것도 곤란해진다. 제 1 압압력 F1은 미리 실험 등에 기초하여 구해진다.
시간 경과 판정부 (110) 는 도그 클러치 (D1) 를 계합하는 지령이 출력되고 나서 소정 시간 ta 가 경과됐는지 여부를 판정한다. 소정 시간 ta 는 상기 업로크가 발생하지 않는 경우에 있어서 상호의 스플라인 치형 (70, 72) 이 서로 계합되는데 걸리는 시간으로 설정된다. 시간 경과 판정부 (110) 에 기초하여 소정 시간 ta가 경과했다고 판정되면, 전환 제어부 (106) 는 허브 슬리브 (61) 의 압압을 위한 압압력을 제 1 압압력 F1보다 작은 제 2 압압력 F2 (F2＜F1) 로 변경한다. 제 2 압압력 F2은 미리 실험 등에 기초하여 구해진다. 제 2 압압력 F2은 싱크로메시 기구 (S1) 가 해방되지 않는 범위 내, 즉 허브 슬리브 (61) 에 토크가 입력되지 않는 조건 하에서 상호의 스플라인 치형 (70, 72) 이 서로 맞닿음을 유지하는 (동기가 유지된다) 범위 내의 최소값 내지는 그에 가까운 값으로 설정되어 있다. 이와 같이, 허브 슬리브 (61) 의 압압을 위한 압압력을 저하시킴으로써, 도 7b 에 나타난 바와 같이, 업로크 상태가 완화되고, 스플라인 치형 (70, 72) 의 치형 팁들간에 발생하는 마찰력 Ffri2 도 작아진다 (Ffri2＜Ffri1).
전환 제어부 (106) 는, 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력이 제 2 압압력 F2가 된 후, 전진용 클러치 (C1) 를 계합하고 벨트 주행용 클러치 (C2) 를 해방하기 위한 계합/해방 상태의 전환을 시작하는 지령을 유압 제어 회로 (98) 에 출력한다. 이것은 도 2에 있어서 벨트 주행 모드 (중 차속) 으로부터 기어 주행 모드로의 전환에 대응한다. 또한 전진용 클러치 (C1) 는 엔진 (14) 과 슬리브 (61) 사이의 동력 전달 경로에 설치되어 있으므로, 전진용 클러치 (C1) 의 계합 용량이 증가함에 따라, 허브 슬리브 (61) 에 전달되는 엔진 (14) 의 토크가 증가한다. 클러치 (C1, C2) 들 간에 계합/해방 상태의 전환이 시작되면, 토크 입력 판정부 (112) 가 실행된다.
토크 입력 판정부 (112) 는 허브 슬리브 (61) 에 엔진 측으로부터 토크 Tin 가 입력되었는지를 여부를 판정한다. 토크 입력 판정부 (112) 는 예를 들면 클러치 (C1, C2) 간에 계합/해방 상태의 전환이 시작되고 나서 소정 시간 tb 이 경과했는지 여부, 혹은 전진용 클러치 (C1) 의 유압 액추에이터의 검출된 유압이 미리 설정되어 있는 소정치에 도달했는지 여부에 기초하여 허브 슬리브 (61) 로 엔진 측으로부터 토크 Tin 가 입력되었는지 여부를 판정한다. 상기 소정 시간 tb 또는 유압의 소정치는 미리 실험 등에 기초하여 설정되는 값이며, 전진용 클러치 (C1) 를 경유해 허브 슬리브 (61) 에 토크 Tin가 입력되는 값으로 설정되어 있다. 이 토크 Tin는, 스플라인 치형 (70) 및 스플라인 치형 (72) 이 업로크 상태에 있고 허브 슬리브 (61) 에 제 2 압압력 F2 가 작용하고 있는 상태에서, 그 스플라인 치형 (70) 과 스플라인 치형 (72) 사이에서 회전 방향의 어긋남이 발생하고 업로크가 해제되는 값으로 설정되어 있다. 토크 입력을 판정하는 대체 수단으로서, 전진용 클러치 (C1) 의 회전 속도차에 기초하여 판정할 수도 있거나 또는 허브 슬리브 (61) 으로의 토크를 센서에 의해 직접 검출해 판정하는 것도 가능하다. 즉, 허브 슬리브 (61) 로의 토크 입력을 직접 혹은 간접적으로 판정할 수 있는 한 한정되지 않는다.
토크 입력 판정부 (112) 에서 긍정 판정이 내려질 경우, 허브 슬리브 (61) 에 제 2 압압력 F2가 작용하고 있는 동안에 엔진 측으로부터 토크 Tin 가 입력되므로, 업로크 상태에서, 스플라인 치형 (70) 과 스플라인 치형 (72) 사이에 어긋남 (상대 회전) 이 발생해, 그 결과 업로크가 해제된다. 전환 제어부 (106) 는, 토크 입력 판정부 (112) 에서 긍정 판정이 내려지면, 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력을 카운터 스플라인 치형 (72, 70) 사이에 스플라인 치형 (70, 72) 의 밀어넣음이 가능한 압압력 F, 즉 허브 슬리브 (61) (의 스플라인 치형 (70)) 과 싱크로나이저 링 (64) (의 스플라인 치형 (72)) 을 계합하는데 필요한 압압력 (예를 들면 제 1 압압력 F1) 으로 변경하는 지령을 출력한다. 이렇게 하여, 업로크 상태에 있어서, 업로크가 해제된 상태에서 허브 슬리브 (61) 가 추가로 싱크로나이저 링 (64) 으로 압입되므로, 도그 클러치 (D1) 가 확실하게 접속되게 된다. 계합에 필요한 압압력은 확실한 계합을 위해 제 1 압압력 F1정도의 값이 바람직하지만; 미리 실험 등에 의해 허브 슬리브 (61) 와 싱크로나이저 링 (64) 을 계합하는 압압력을 구하고, 그 구한 압압력이 압압력으로 설정될 수도 있다. 예를 들면 제 2 압압력 F2 이 작용될 때에도 허브 슬리브 (61) 와 싱크로나이저 링 (64) 이 계합된다면, 압압력은 제 2 압압력 F2일 수도 있다.
전환 제어부 (106) 는, 허브 슬리브 (61) 로의 토크 입력의 판정 후, 카운터 스플라인 치형 (72, 70) 사이에 스플라인 치형 (70, 72) 을 밀어넣음이 가능한 압압력 F를 작용시키는 지령을 출력하고 나서 소정 시간 tc 이 경과했는지 여부를 판정한다. 소정 시간 tc 가 경과하면, 싱크로메시 기구 (S1) 에 의한 도그 클러치 (D1) 의 접속이 완료된 것으로 판정되고, 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력이 도그 클러치 (D1) 의 계합이 유지되는 값으로 저하된다. 소정 시간 tc 는 미리 구해진 값이며, 업로크 해제 후에 허브 슬리브 (61) 를 싱크로나이저 링 (64) 에 밀어넣음을 시작하고 다음으로 싱크로메시 기구 (S1) 에 의한 도그 클러치 (D1) 의 접속이 완료되는 값으로 설정되어 있다.
도 8은 전자 제어 장치 (80) 의 제어 작동의 주요부, 즉 벨트 주행 모드로부터 기어 주행 모드로 전환할 때에, 도그 클러치 (D1) 에 포함되는 싱크로메시 기구 (S1) 에서 업로크가 발생한 경우에도, 확실하게 도그 클러치 (D1) 를 접속하는 제어 작동을 설명하는 플로우 차트이다. 이 플로우 차트는 예를 들면, 수 밀리초 내지 수십 밀리초 정도의 매우 짧은 사이클 시간으로 반복해 실행된다.
우선, 전환 판정부 (108) 에 대응하는 스텝 S1 (이하, 스텝을 생략) 에 있어서, 싱크로메시 기구 (S1) 를 사용하는 것에 의한 도그 클러치 (D1) 의 계합이 시작되는지 여부가 판정된다. S1에서 부정 판정이 내려질 경우, 본 루틴은 종료하게 한다. S1에서 긍정 판정이 내려질 경우, 전환 제어부 (106) 에 대응하는 S2 에 있어서, 허브 슬리브 (61) 에 제 1 압압력 F1 이 작용하도록 허브 슬리브 (61) 를 압압하기 위한 압압력을 제어하는 유압 액추에이터에 유압이 공급된다. 이 때, 업로크가 발생하지 않는 경우에는, 허브 슬리브 (61) 의 스플라인 치형 (70) 과 싱크로나이저 링 (64) 의 스플라인 치형 (72) 이 서로 계합된다. 한편, 업로크가 발생하면, 상기 스플라인 치형 (70, 72) 의 치형 팁이 서로 맞닿아, 카운터 스플라인 치형 (72, 70) 사이에 더 이상 스플라인 치형 (70, 72) 을 밀어넣는 것이 곤란해진다.
이어서, 시간 경과 판정부 (110) 에 대응하는 S3에 있어서, 도그 클러치 (D1) 를 계합하는 지령이 출력되고 나서 소정 시간 ta 가 경과됐는지 여부가 판정된다. S3 에서 부정 판정이 내려질 경우, 허브 슬리브 (61) 에 제 1 압압력 F1이 작용하는 상태가 유지된다. S3 에서, 긍정 판정이 내려질 경우, 즉 소정 시간 ta 가 경과한 경우, 전환 제어부 (106) 에 대응하는 S4에 있어서, 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력이 제 1 압압력 F1보다 작은 제 2 압압력 F2가 되도록 유압이 허브 슬리브 (61) 의 유압 액추에이터에 공급된다. 이 허브 슬리브 (61) 에 제 2 압압력 F2 을 작용한 후, 벨트 주행용 클러치 (C2) 를 해방하고 전진용 클러치 (C1) 를 계합하기 위한 계합/해방 상태의 전환이 시작된다.
이어서, 토크 입력 판정부 (112) 에 대응하는 S5에 있어서, 전진용 클러치 (C1) 의 토크 용량의 증가에 따라 허브 슬리브 (61) 에 엔진 측으로부터 토크 Tin 가 입력되었는지 여부가 판정된다. S5 에서 부정 판정이 내려질 경우, S5 에서 긍정 판정이 내져질 때까지 S5의 판정이 반복 실행된다. S5 에서 긍정 판정이 내려질 경우, 이는 허브 슬리브 (61) 에 토크 Tin 가 입력되는 것을 의미한다. 이 때, 업로크가 발생하는 경우에는, 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력 F을 제 2 압압력 F2으로 저하시킴으로써 업로크가 해제되기 쉬워지고, 또한 허브 슬리브 (61) 에 토크 Tin 를 입력함으로써, 스플라인 치형 (70, 72) 이 회전 방향으로 어긋나게 되어, 업로크가 해제된다. 전환 제어부 (106) 에 대응하는 S6에 있어서, 싱크로나이저 링 (61) 으로 허브 슬리브 (61) 의 밀어넣음이 가능한 압압력 F가 허브 슬리브 (61) 에 작용하도록 유압이 다시 유압 액추에이터에 공급된다. 이렇게 하여, 업로크가 해제된 후에 스플라인 치형 (70, 72) 의 계합이 재개된다. 전환 제어부 (106) 에 대응하는 S7에서, 싱크로나이저 링 (64) 으로 허브 슬리브 (61) 가 밀어넣어지기 시작하고 나서 소정 시간 tc 가 경과했는지 여부가 판정된다. S7 에서 부정 판정이 내려지는 동안에, S7의 판정이 반복된다. S7 에서 긍정 판정이 내려지는 경우에, 즉 싱크로나이저 링 (64) 으로 허브 슬리브 (61) 가 밀어넣어지기 시작하고 나서 소정 시간 tc 가 경과하면, 싱크로메시 기구 (S1) 에 의한 도그 클러치 (D1) 의 접속이 완료된 것으로 판정되고, 본 루틴은 종료하게 한다.
도 9는 도 8에 나타낸 플로우 차트에 기초한 작동 결과를 나타내는 타임 차트이다. 도 9에 있어서, 횡축이 시간을 나타내며, 세로축이 위에서부터 차속 V, 제 2 기어 (50) 의 회전 속도에 대응하는 싱크로메시 출력측 회전 속도 Nsr, 제 1 기어 (48) 의 회전 속도에 대응하는 싱크로메시 입력측 회전 속도 Nsf, 허브 슬리브 (61) 의 어긋남에 대응하는 액추에이터 스트로크 L, 싱크로메시 기구 (S1) 의 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력을 발생시키는 유압 액추에이터의 유압에 대응하는 클러치 계합 유압 Pd1, 전진용 클러치 (C1) 의 유압 액추에이터의 유압에 대응하는 클러치 압력 Pc1 및 벨트 주행용 클러치 (C2) 의 유압 액추에이터의 유압에 대응하는 클러치 압력 Pc2를 나타내고 있다. 클러치 계합 유압 Pd1, 클러치 압력 Pc1, 및 클러치 압력 Pc2 모두는 지시압을 나타내고 있다.
타임 차트에 나타난 바와 같이, 차속 V가 저하되고 예를 들면 t1 시점에 있어서 차속 V가 미리 설정되어 있는 기어 주행 모드의 주행 영역에 들어갔던 것이 판정되면, 벨트 주행 모드로부터 기어 주행 모드로 전환하기 위해 싱크로메시 기구 (S1) 에 의한 도그 클러치 (D1) 의 계합 (접속) 이 시작된다. t1 시점에서, 싱크로메시 기구 (S1) 의 유압 액추에이터의 클러치 계합 유압 Pd1가 허브 슬리브 (61) 에 작용하는 압압력이 제 1 압압력 F1가 되는 유압 Phi로 설정된다. 이에 따라, 싱크로메시 기구 (S1) 의 유압 액추에이터의 액추에이터 스트로크 L가 증가하고, 시프팅 키 (62) 가 싱크로나이저 링 (64) 에 눌려지고, 시프팅 키 (62) 와 싱크로나이저 링 (64) 사이 및 싱크로나이저 링 (64) 과 제 2 기어 (50) 의 콘부 (68) 사이에 마찰력이 발생함으로써, 싱크로메시 입력측 회전 속도 Nsf가 상승한다. 액추에이터 스트로크 L의 실선은 업로크가 없는 경우에 대응한다. 업로크가 없는 경우에는, 허브 슬리브 (61) 에 제 1 압압력 F1 이 작용하면, 액추에이터 스트로크 L는 도그 클러치 (D1) 가 계합되는 값까지 증가한다. 한편, 파선이 업로크가 있는 경우에 대응하고, 액추에이터 스트로크 L의 증가가 소정의 위치에서 저지된다.
싱크로메시 기구 (S1) 에 의한 도그 클러치 (D1) 의 계합의 시작으로부터 소정 시간 ta 가 경과한 t2 시점에 있어서, 싱크로메시 기구 (S1) 의 유압 액추에이터의 클러치 계합 유압 Pd1가 제 2 압압력 F2에 대응하는 유압 Plow 으로 저하된다. 따라서, 업로크가 발생하는 경우에, 업로크의 상태가 완화된다. 즉, 서로 맞닿는 스플라인 치형 (70, 72) 의 치형 팁들의 맞닿음 면에서 발생하는 마찰력이 감소된다. t3 시점에 있어서, 전진용 클러치 (C1) 와 벨트 주행용 클러치 (C2) 사이에 계합/해방 상태의 전환이 시작되고, t3 시점으로부터 소정 시간 tb 가 경과한 t4 시점에 있어서 허브 슬리브 (61) 에 엔진 측으로부터 토크 Tin가 입력됨으로써, 스플라인 치형 (70, 72) 사이에서 회전 방향의 어긋남이 발생해 업로크가 해제된다. t4 시점에 있어서, 클러치 계합 유압 Pd1 가 도그 클러치 (D1) 의 계합에 필요한 유압 (예를 들면 유압 Phi) 으로 설정되고, 파선으로 나타낸 바처럼 액추에이터 스트로크 L가 증가하고, t4 시점으로부터 소정 시간 tc 가 경과후의 t5 시점에 있어서 도그 클러치 (D1) 의 계합이 완료된다. 이와 같이, 업로크가 발생한 경우에도, 도그 클러치 (D1) 가 확실하게 계합된다. 본 실시형태에 있어서, 유압 Plow 는 유압 액추에이터의 최대 스트로크에 대응하는 유압보다 높은 유압으로 설정되어 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 싱크로메시 기구 (S1) 를 작동시켜 도그 클러치 (D1) 를 계합 (접속) 할 때, 제 1 압압력 F1이 허브 슬리브 (61) 에 작용할 때 업로크가 발생하면, 허브 슬리브 (61) 의 스플라인 치형 (70) 의 치형 팁과 싱크로나이저 링 (64) 의 스플라인 치형 (72) 의 치형 팁이 맞닿아, 이들의 스플라인 치형 (70, 72) 이 서로 계합될 수 없다. 하지만, 그 후 제 2 압압력 F2 이 허브 슬리브 (61) 에 작용한다. 이렇게 하여, 업로크가 해제되기 쉬워진다. 또한, 허브 슬리브 (61) 에 엔진 (14) 으로부터의 토크 Tin 가 작용함으로써, 상호 맞닿는 스플라인 치형 (70, 72) 사이에 회전 방향의 어긋남이 발생해, 업로크가 확실하게 해제된다. 이와 같이, 업로크가 발생해도, 그 업로크를 해제해 도그 클러치 (D1) 를 계합할 수 있다. 또한 업로크가 발생한 경우, 일단 싱크로메시 기구 (S1) 의 작동을 취소하는 등의 동작도 불필요하게 되어, 제어도 간단하고, 계합 시간이 길어지는 것이 회피된다.
본 실시예에 의하면, 허브 슬리브 (61) 에 제 2 압압력 F2이 작용한 상태에서 전진 클러치 (C1) 의 계합이 시작되고, 전진용 클러치 (C1) 를 경유해 허브 슬리브 (61) 에 엔진 (14) 으로부터의 토크 Tin가 전달된다. 이렇게 하여, 허브 슬리브 (61) 와 싱크로나이저 링 (64) 이 회전 방향으로 어긋나게 되어, 업로크가 해제된다.
본 실시예에 의하면, 업로크가 해제되면, 허브 슬리브 (61) 와 싱크로나이저 링 (64) 을 계합하는데 필요한 압압력 F가 허브 슬리브 (61) 에 작용함으로써, 도그 클러치 (D1) 가 확실하게 계합된다.
본 실시예에 의하면, 전진용 클러치 (C1) 및 도그 클러치 (D1) 가 계합되고 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 해방될 때 제 1 동력 전달 경로를 사용하는 것에 의한 차량 주행이 가능해지고, 전진용 클러치 (C1) 및 도그 클러치 (D1) 가 해방되고 벨트 주행용 클러치 (C2) 가 계합될 때, 제 2 동력 전달 경로를 사용하는 것에 의한 차량 주행이 가능해진다. 제 2 동력 전달 경로로부터 제 1 동력 전달 경로로 전환할 때에, 도그 클러치 (D1) 및 전진용 클러치 (C1) 가 계합될 필요가 있다. 그 때, 싱크로메시 기구 (D1) 을 구성하는 허브 슬리브 (61) 에 제 2 압압력 F2를 작용시키고 또한 전진용 클러치 (C1) 의 계합을 시작함으로써, 허브 슬리브 (61) 에 토크 Tin가 입력된다. 이렇게 하여, 업로크가 있는 경우에는, 그 업로크가 확실하게 해제된다.
본 실시예에 의하면, 무단 변속기 (20) 을 경유해 엔진 (14) 의 토크가 출력 축 (25) 에 전달되는 동안은 도그 클러치 (D1) 가 해방되므로, 도그 클러치 (D1) 와 전후진 전환 장치 (18) 사이의 동력 전달 경로를 구성하는 회전 부재 (기어 기구 (22) 등)의 동반 회전이 억제된다. 그러므로, 연비가 향상됨과 동시에, 그 회전 부재의 고회전에 의한 내구성 저하도 억제된다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 다른 모드에도 적용가능하다.
예를 들면, 전술된 실시예에 따른 싱크로메시 기구 (S1) 는 유압 액추에이터에 공급되는 유압하에 작동한다. 하지만, 액추에이터는 반드시 유압 액추에이터로 한정되지 않고 예를 들면, 싱크로메시 기구 (S1) 는 전동 모터에 의해 작동하는 것이라도 상관없다. 이것은 전동 모터의 출력 토크를 제어함으로써, 압압력을 변경할 수 있기 때문이다.
전술된 실시예에 따른 싱크로메시 기구 (S1) 는 허브 슬리브 (61) 가 제 1 기어 (48) 에 상시 끼워맞추어지도록 구성되었다; 그 대신에, 제 2 기어 (50) 가 허브 슬리브 (61) 에 상시 끼워맞추어지는 구조라도 상관없다.
전술된 실시예에서는, 도 8의 스텝 S7에 있어서 싱크로나이저 링 (64) 에 허브 슬리브 (61) 을 압입할 수 있는 압압력의 작용이 시작되고 나서 소정 시간 tc가 경과했는지 여부가 판정되어 있지만, 이 소정 시간 tc가 경과했는지 여부를 판정하는 스텝이 반드시 필요한 것은 아니다.
또한 전술된 실시예에 따른 전자 제어 장치 (80) 는 엔진 제어용 전자 제어 장치, 무단 변속기 제어용 전자 제어 장치, 주행 패턴 전환용 전자 제어 장치 등의 용도들로 나누어지지만, 전자 제어 장치는 반드시 나누어질 필요는 없고, 하나의 전자 제어 장치로 형성되는 것이라도 상관없다.
전술된 실시예에서는, 무단 변속기 (20) 와 기어 기구 (22) 가 서로 병렬로 설치되고, 주행 상태에 따라 동력 전달 경로가 전환되는 구동 시스템 (12) 에 본원 발명이 적용된다. 본원 발명은 상기 구동 시스템 (12) 으로 한정되지 않는다. 본 발명은 적절한 경우 싱크로메시 기구를 구비한 도그 클러치에 적용될 수도 있다.
전술된 실시예에 있어서, 기어 기구 (22) 는 1단의 속도 비를 갖지만, 기어 기구 (22) 는 2 단 이상의 속도 비를 가질 수도 있고 필요에 따라 시프트될 수도 있다.
전술된 실시예에 있어서, 무단 변속기 (20) 는 벨트식 무단 변속기로 구성되어 있다; 그 대신에, 무단 변속기 (20) 는 예를 들면 토로이달식 무단 변속기 등으로 필요에 따라 대체될 수도 있다.
전술된 실시예에 있어서 구동력원으로서 엔진 (14) 이 채용되어 있지만, 구동력원은 반드시 엔진 (14) 으로 한정되지 않는다. 구동력원은 전동 모터 등 구동력원으로서 기능하는 것이면 필요에 따라 변경될 수도 있다.
상술한 실시예는 어디까지나 예시적이며 본 발명은 당업자의 지식에 기초하여 다양한 변경 또는 개량을 포함한 모드들로 구현될 수도 있다.

Claims (16)

  1. 차량용 제어 장치로서,
    상기 차량은 싱크로메시 기구를 가지는 도그 클러치를 구비하고, 상기 싱크로메시 기구는 슬리브 및 싱크로나이저 링을 구비하고, 상기 도그 클러치의 계합이 판단되면, 상기 슬리브를 상기 싱크로나이저 링에 소정의 압압력으로 압압해 상기 싱크로나이저 링과 동기시킨 후, 상기 도그 클러치가 계합되고,
    상기 제어 장치는
    전자 제어 장치를 포함하고, 상기 전자 제어 장치는
    (a) 상기 도그 클러치를 계합할 때에, 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링을 계합하기 위해 필요한 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고;
    (b) 상기 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 것으로서, 상기 제 2 압압력은 상기 제 1 압압력보다 작고, 상기 슬리브에 토크가 입력되지 않는 조건 하에서 상기 슬리브와 싱크로나이저 링의 동기 상태가 상기 제 2 압압력에 의해 유지되는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고;
    (c) 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고 있는 동안에, 상기 슬리브에 상기 차량의 구동력원으로부터의 토크를 입력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 클러치가 상기 구동력원과 상기 슬리브 사이의 동력 전달 경로에 제공되고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 상기 제 1 클러치의 계합을 시작함으로써 상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터 토크를 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터의 토크를 입력한 후, 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링을 계합시키는데 필요한 압압력을 상기 슬리브에 작용시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    입력 축과 출력 축 사이에는 무단 변속기와 기어 기구가 서로 병렬로 설치되며, 상기 구동력원으로부터 출력된 토크가 상기 입력 축에 입력되며, 상기 토크가 상기 출력 축에 전달되고,
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 기어 기구를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 1 동력 전달 경로에 상기 제 1 클러치 및 상기 도그 클러치가 삽입되고,
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 무단 변속기를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 2 동력 전달 경로에 제 2 클러치가 삽입되며, 상기 제 2 클러치는 상기 제 2 동력 전달 경로를 접속 또는 차단하고,
    상기 전자 제어 장치는, 주행 중의 동력 전달 경로를 상기 제 2 동력 전달 경로로부터 상기 제 1 동력 전달 경로로 전환할 경우에, 상기 도그 클러치의 계합을 시작하고, 상기 슬리브에 상기 제 2 압압력이 작용하면, 상기 제 2 클러치를 해방하고 상기 제 1 클러치를 계합시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    입력 축과 출력 축 사이에는 무단 변속기와 기어 기구가 서로 병렬로 설치되며, 상기 구동력원으로부터 출력된 토크가 상기 입력 축에 입력되며, 상기 토크가 상기 출력 축에 전달되고,
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 기어 기구를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 1 동력 전달 경로에 상기 제 1 클러치 및 상기 도그 클러치가 삽입되고,
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 무단 변속기를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 2 동력 전달 경로에 제 2 클러치가 삽입되며, 상기 제 2 클러치는 상기 제 2 동력 전달 경로를 접속 또는 차단하고,
    상기 전자 제어 장치는 상기 제 2 동력 전달 경로를 경유해 상기 구동력원의 토크가 상기 출력 축에 전달되는 동안, 상기 도그 클러치를 해방하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 장치.
  6. 차량용 제어 방법으로서,
    상기 차량은 도그 클러치 및 전자 제어 장치를 포함하고, 상기 도그 클러치는 싱크로메시 기구를 구비하고, 상기 싱크로메시 기구는 슬리브 및 싱크로나이저 링을 구비하고, 상기 도그 클러치의 계합이 판단되면, 상기 슬리브를 상기 싱크로나이저 링에 소정의 압압력으로 압압해 상기 싱크로나이저 링과 동기시킨 후, 상기 도그 클러치가 계합되고,
    상기 제어 방법은
    (a) 도그 클러치를 계합할 때에, 상기 전자 제어 장치에 의해, 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링을 계합하기 위해 필요한 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 단계;
    (b) 상기 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 상기 전자 제어 장치에 의해, 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 단계로서, 상기 제 2 압압력은 상기 제 1 압압력보다 작고, 상기 슬리브에 토크가 입력되지 않는 조건 하에서 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링의 동기 상태가 상기 제 2 압압력에 의해 유지되는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 단계; 및
    (c) 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고 있는 동안에, 상기 전자 제어 장치에 의해, 상기 슬리브에 상기 차량의 구동력원으로부터의 토크를 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 클러치가 상기 구동력원과 상기 슬리브 사이의 동력 전달 경로에 제공되고,
    상기 제어 방법은
    상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후에, 상기 전자 제어 장치에 의해, 상기 제 1 클러치의 계합을 시작함으로써 상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터의 토크를 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터의 토크를 입력한 후에, 상기 전자 제어 장치에 의해, 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링을 계합하기 위해 필요한 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    입력 축과 출력 축 사이에는 무단 변속기와 기어 기구가 서로 병렬로 설치되며, 상기 구동력원으로부터 출력된 토크가 상기 입력 축에 입력되며, 상기 토크가 상기 출력 축에 전달되고,
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 기어 기구를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 1 동력 전달 경로에 상기 제 1 클러치 및 상기 도그 클러치가 삽입되고,
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 무단 변속기를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 2 동력 전달 경로에 제 2 클러치가 삽입되며, 상기 제 2 클러치는 상기 제 2 동력 전달 경로를 접속 또는 차단하고,
    상기 제어 방법은
    주행 중의 동력 전달 경로가 상기 제 2 동력 전달 경로부터 상기 제 1 동력 전달 경로로 전환되는 경우에,
    (i) 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 도그 클러치의 계합을 시작하는 단계, 및
    (ii) 상기 슬리브에 상기 제 2 압압력이 작용되는 경우에, 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 제 2 클러치를 해방하고 상기 제 1 클러치를 계합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 동력 전달 경로를 경유해 상기 구동력원의 토크가 상기 출력 축에 전달되는 동안, 상기 전자 제어 장치에 의해 상기 도그 클러치를 해방하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제어 방법.
  11. 차량으로서,
    싱크로메시 기구를 구비하는 도그 클러치로서, 상기 싱크로메시 기구는 슬리브 및 싱크로나이저 링을 구비하고, 상기 도그 클러치의 계합이 판단되면, 상기 슬리브를 상기 싱크로나이저 링에 소정의 압압력으로 압압해 상기 싱크로나이저 링과 동기시킨 후, 상기 도그 클러치가 계합되는, 상기 도그 클러치; 및
    전자 제어 장치를 포함하고,
    상기 전자 제어 장치는,
    (a) 상기 도그 클러치를 계합할 때에, 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링을 계합하기 위해 필요한 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고;
    (b) 제 1 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키는 것으로서, 상기 제 2 압압력은 상기 제 1 압압력보다 작고, 상기 슬리브에 토크가 입력되지 않는 조건 하에서 상기 슬리브와 싱크로나이저 링의 동기 상태가 상기 제 2 압압력에 의해 유지되는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고;
    (c) 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시키고 있는 동안에, 상기 슬리브에 상기 차량의 구동력원으로부터의 토크를 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동력원과 상기 슬리브 사이의 동력 전달 경로에 설치되는 제 1 클러치를 더 포함하고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 제 2 압압력을 상기 슬리브에 작용시킨 후, 상기 제 1 클러치의 계합을 시작함으로써 상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터 토크를 입력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 슬리브에 상기 구동력원으로부터의 토크를 입력한 후, 상기 슬리브와 상기 싱크로나이저 링을 계합시키는데 필요한 압압력을 상기 슬리브에 작용시키도록 구성되는, 차량.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동력원으로부터 출력된 토크가 입력되는 입력 축;
    상기 토크가 전달되는 출력 축;
    상기 입력 축과 상기 출력 축 사이에 서로 병렬로 설치되는 무단 변속기 및 기어 기구; 및
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 무단 변속기를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 2 동력 전달 경로에 삽입되는 제 2 클러치로서, 상기 제 2 클러치는 상기 제 2 동력 전달 경로를 접속 또는 차단하도록 구성되는, 상기 제 2 클러치를 더 포함하고,
    상기 구동력원의 토크가 상기 입력 축으로부터 상기 기어 기구를 경유해 상기 출력 축에 전달되는 제 1 동력 전달 경로에 상기 제 1 클러치 및 상기 도그 클러치가 삽입되는 것을 특징으로 하는 차량.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 주행 중의 동력 전달 경로를 상기 제 2 동력 전달 경로로부터 상기 제 1 동력 전달 경로로 전환할 경우에, 상기 도그 클러치의 계합을 시작하고, 상기 슬리브에 상기 제 2 압압력이 작용하면, 상기 제 2 클러치를 해방하고 상기 제 1 클러치를 계합시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는 상기 제 2 동력 전달 경로를 경유해 상기 구동력원의 토크가 상기 출력 축에 전달되는 동안, 상기 도그 클러치를 해방하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
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