KR101793075B1 - 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

정지 전 다운 시프트 변속 시 엔진 회전수를 상승시켜 정지 전 다운 시프트 변속 시 변속 쇼크를 제거하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법이 개시되어 있다. 정지 전 저속으로 운전 중 다운 시프트 변속 시 상기한 유성 기어 장치의 불충분한 리턴 작용으로 터빈 회전수(Nt)가 도 1의 d)에 도시된 바와 같이, 목표 회전수까지 도달하는데 일정하게 증가되지 못하여 변속 쇼크가 발생되는 문제점이 발생하였다. 이러한 본 발명에 의하면, 결합측 유압 제어로 터빈 회전수를 목표 회전수로 상승시키는 대신 정지 전 다운 시프트 변속 시 다운 시프트 변속 종료 이전까지 엔진제어 유닛을 통해 엔진 회전수를 상승하여 엔진 토크를 증가함으로써, 정지 전 다운 시프트 시 결합측 유압 제어가 일정하게 유지되어 변속 쇼크를 제거하여 변속감을 향상할 수 있게 된다.

Description

자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정지 전 다운 시프트 변속 시 변속감을 향상시킬 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 적용되는 변속기는 주행 상태에 따른 기관의 회전력 및 회전 속도를 증대시키고나 감소시키고, 기관을 웹 업시키기 위해 기관과 구동륜과의 연결을 일정시간 끊어두는 역할을 하는 장치로 변속 작동을 수작업으로 수행하는 수동 변속기와 변속 조작을 사람 대신에 기계가 행하도록 하는 자동 변속기가 있다.

특히 본 발명이 관련되는 자동 변속기는 운전 조작이 편리하고 유채를 매개로 기관의 회전 동력을 변속토록함으로써, 자동차의 발진 및 차속의 가속 또는 감속이 원활하게 이루어지도록 하며, 변속 조작 시 운전 미숙에 따르는 기관의 멈춤이 적어 근래에 널리 사용되고 있다.

상기한 바와 같은 자동 변속기는 자동차의 주행 시 가속 페달을 밟는 정도와 차속에 따라 다단 변속되는 D 레인지와, 그리 급하지 않은 내리막 기리 오래 계속되는 경우나 커브가 많은 도로에서 적당한 2레인지, 그리고, 강한 브레이크 작동을 필요로 하는 급 경사로의 내리막길이나 급커브가 계속되는 비탈길을 주행할 때 작용되는 L 레인지로 자동 변속되도록 구성되어 있다.

또한, 자동 변속기는 기관의 모든 요소가 해방되어 기관을 시동하거나 점검할 때 작용되는 N 레인지, 그리고, 자동차 주차 시 출력축을 기계적으로 고정토록 작용하는 P 레인지 및 자동차가 후진을 행할 때 작용되는 R 레인지로 자동 변속되도록 구성되어 있다.

상기한 D 레인지에서의 변속 작동은 쓰로틀 밸브의 개도 정도와 무관하게 항상 1속 또는 2속 상태에서 자동차가 발진하도록 하고, 차속에 따라 2속과 3속 등으로 업 시프트되도록 하고 있다.

이와 같은 D 레인지에서 쓰로틀 밸브가 점점 많이 열리게 되면 1속, 2속, 3속 등의 구동 기어가 변속되는 변속 점이 높아지게 되고, 차속이 떨어지면 3속, 2속, 1속 으로 자동적인 다운 시프트가 일어나게 되며, 이러한 D 레인지의 3속, 또는 2속 상태에서 급가속을 위해 가속 페달을 완전이 밟으면 자동 변속기는 변속점을 넘어 3속에서 2속으로, 또는 2속에서 1속으로 다운 시프트된다.

상기한 바와 같은 자동 변속기는 차속과 기관의 부하 및 변속 레버의 위치에 따라 자동적으로 유성 기어 유닛의 브레이크 밴드와 클러치를 작용시켜 변속을 행하도록 하는 유압제어장치를 구비한다.

이와 같은 유압제어장치에 설치되는 각 밸브들을 대부분 TCU(transmission control unit)에 의해 오픈 루프(openloop) 방식으로 제어되어 매뉴얼 밸브로부터의 라인압의 유통을 단속할 수 있도록 함으로써, 토크 변환기의 후단에 위치되는 유성기어 변속 장치가 엔진의 운전 상태와 차속 상태에 따라 업시프트 되거나 다운시프트의 변속 작동을 행하도록 하고 있다.

특히 주행 기능을 수행하는 D 레인지에서는 보통 1속에서 4속 근래 들어 5속까지의 다단 변속을 행하도록 하고 있는데, 1속 변속 작동에서는 유성기어장치를 이루는 다수의 클러치 중에서 리어 클러치와 1방향 클러치가, 2속 상태에서는 리어 클러치와 킥다운 브레이크 밴드가, 3속에서는 프론트 클러치와 리어 클러치가, 4속에서는 다수의 클러치 중 앤드 클러치와 킥다운 클러치밴드가 작용하도록 하고 있다.

이와 같은 D 레이지 하에서 1속에서 4속 또는 5속까지의 변속 작동을 위한 유성기어 장치의 각 요소들은 엔진의 운전 상태와 차속에 따라 TCU에서 인가되는 듀티 제어 신호에 의해 작동되는 어느 하나의 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브가 밸브 바디의 어느 한 시프트 컨트롤 밸브를 작동시키고, 프레셔 컨트롤 솔레노이드 밸브가 각 요소에 인가되는 압력을 조절하여 각 변속 상태에 알맞은 작동을 행할 수 있도록 하고 있다.

상기한 바와 같은 종래의 자동 변속기에 있어 정지 전 다운 시프트 변속 제어 과정을 살펴 보면, 도 1의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 결합측 유압 제어 및 해방측 유압 제어를 통해 이루어지며, 이러한 결합측 유압 제어에 따라 터빈 회전수(Nt)는 c)에 도시된 바와 같이 일정 회전수에 도달한 시점에서 목표 변속단으로 변속된다.

그러나, 정지 전 저속으로 운전 중 다운 시프트 변속 시 상기한 유성 기어 장치의 불충분한 리턴 작용으로 터빈 회전수(Nt)가 도 1의 d)에 도시된 바와 같이, 목표 회전수까지 도달하는데 일정하게 증가되지 못하여 변속 쇼크가 발생되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 결합측 유압 제어로 터빈 회전수를 목표 회전수로 상승시키는 대신 정지 전 다운 시프트 변속 시 다운 시프트 변속 종료 이전까지 엔진제어 유닛을 통해 엔진 토크를 증가함으로써, 정지 전 다운 시프트 시 결합측 유압 제어가 일정하게 유지되어 변속 쇼크를 제거하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 한 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법을 제공하고자 하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 수단은,

변속 제어에 필요한 정보가 엔진 제어 감지부를 통해 엔진제어 유닛에 수신될 때 상기 변속 제어부로 정보를 보내어 변속 제어가 이루어지는 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서,

상기 엔진 제어 유닛은,

초기 필 타임 경과 후 엔진 토크 증가량을 양의 값(ΔTQ1)으로 보정한 후 제1 설정 시간동안 엔진 토크 증가를 실행하고,

상기 제1 설정 시간이 경과되어 다운 시프트 변속이 시작되는 제 1 시점(SS)이 검출되면 엔진 토크 증가량을 상기 제1 시점의 엔진 토크 증가량을 S1 기울기로 제2 설정 시간 동안 보정하며,

상기 제2 설정 시간이 경과되어 실제 다운 시프트 변속이 시작되는 제2 시점(SB)이 감지되면 상기 제2 시점의 엔진 토크 증가량을 S2 기울기로 제3 설정 시간동안 보정하고,

상기 제3 설정 시간이 경과되어 다운 시프트 변속이 안정되게 동기되는 변속 종료 시점인 제3 시점(SYR)이 검출되면 상기 엔진 토크 증가량을 음의 값으로 보정한 후 S3 기울기로 제4 설정 시간 동안 보정하며,

상기 제4 설정 시간이 경과되어 종료 필 타임이 시작되는 제4 시점(SF)에 도달되어 목표 터빈 회전수에 도달되면 상기 제4 시점의 엔진 토크 증가량을 S4 기울기로 제5 설정 시간 동안 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따른 기술적 과제는,

a) 엔진제어유닛을 통해 수신된 자동차 주행 상태 신호를 기초로 정지 전 다운 시프트 변속 신호가 출력되었는 지를 판단하는 단계;

b) 상기 판단 결과 정지 전 다운 시프트 변속 신호가 출력된 경우 초기 필 타임 경과 후 엔진 토크 증가량을 양의 값(ΔTQ1)으로 보정한 후 제1 설정 시간동안 엔진 토크 증가를 실행하는 단계;

c) 상기 제1 설정 시간의 경과되었는 지를 판단하여 상기한 제1 설정 시간이 경과된 경우 다운 시프트 변속이 시작되는 제 1 시점(SS)이 검출되었는 지를 판단하고, 상기 제1 시점이 감지된 경우 상기 제1 시점의 엔진 토크 증가량을 S1 기울기로 제2 설정 시간 동안 보정하는 단계;

d) 상기 제2 설정 시간이 경과되었는 지를 판단하고, 상기 제2 설정 시간이 경과되어 실제 다운 시프트 변속이 시작되는 제2 시점(SB)이 감지되었는 지를 판단하고, 상기한 제2 시점이 감지된 경우 상기 제2 시점의 엔진 토크 증가량을 S2 기울기로 제3 설정 시간동안 보정하는 단계;

e) 상기 제3 설정 시간이 경과되었는 지를 판단하고, 상기한 판단 결과 상기 제3 설정 시간이 경과되어 다운 시프트 변속이 안정되게 동기되는 변속 종료 시점인 제3 시점(SYR)이 감지되었는 지를 판단하고, 제3 시점이 감지된 경우 상기 제3 시점의 엔진 토크 증가량을 음의 값으로 보정한 후 S3 기울기로 제4 설정 시간 동안 보정하는 단계; 및

f) 상기 제4 설정 시간이 경과되었는 지를 판단하고, 상기한 판단 결과 제4 설정 시간이 경과되어 종료 필 타임이 시작되는 제4 시점(SF)이 감지되었는 지를 판단하고, 상기한 제4 시점에 도달된 경우 상기 제4 시점의 엔진 토크 증가량을 S4 기울기로 제5 설정 시간 동안 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법은, 결합측 유압 제어로 터빈 회전수를 목표 회전수로 상승시키는 대신 정지 전 다운 시프트 변속 시 다운 시프트 변속 종료 이전까지 엔진제어 유닛을 통해 엔진 회전수를 상승하여 엔진 토크를 증가함으로써, 정지 전 다운 시프트 시 결합측 유압 제어가 일정하게 유지되어 변속 쇼크를 제거하여 변속감을 향상할 수 있는 효과를 얻는다.

도 1은 일반적인 자동 변속기의 터빈 회전수를 보인 파형도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 변속기의 구성을 보인 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 각 부의 출력 신호를 보인 파형도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 변속기의 변속 제어 과정을 보인 흐름도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동 변속기의 변속 제어 장치의 구성 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 제어 감지부(10)를 형성하는 소정 센서로부터 공급되는 현재 차량의 운행 상태가 엔진 제어유닛(20)으로 입력되면, 상기 엔진제어유닛(20)은 이들 정보를 미리 입력되어 있던 데이터와 비교 판단하여 엔진제어 구동부(30)를 제어하여 엔진을 최적의 상태로 제어하게 된다.

이와 동시에 엔진제어유닛(20)에서는 변속 제어에 필요한 정보가 있으면 변속 제어 부(40)로 정보를 보내어 변속 제어가 이루어지도록 하는데 이때 변속 제어부(40)에서는 상기 엔진제어유닛(20)으로부터 전달되는 정보와 변속 제어 감지부(50)로부터 입력되는 정보를 미리 입력되어진 데이터와 비교 판단하여 변속 구동부(60)를 제어함으로써, 최적의 변속 제어가 이루어지게 하는 것이다.

상기에서 엔진 제어 감지부(10)는 공지에서와 같이, 차속 센서, 크랭크 센서, 엔진 회전수 센서, 냉각수온 센서, 터빈 회전수 센서, 쓰로틀 개도량 센서 등등 엔진 제어에 필요한 모든 정보를 검출하는 것을 의미하며, 변속 제어 감지부(50)는 입출력축 회전수 센서, 유온 센서, 등등 변속 제어에 필요한 정보를 제공하는 센서들을 의미한다.

그리고, 엔진 제어 구동부(30)는 엔진 제어를 위한 모든 구동부를 의미하는데, 본 발명에서는 연료 계통을 특정할 수 있으며, 변속 구동부(60)는 자동 변속기의 유압 제어 수단에 적용되는 모든 솔레노이드 밸브를 의미한다.

또한 상기 엔진제어유닛(20) 및 변속제어유닛(40) 사이의 정보 교환하는 통신 방법은 CAN 통신과 시리얼(Serial) 통신을 들 수가 있으며, 이들 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

이와 같은 엔진 제어 감지부(10)와 변속 제어 감지부(50)로부터 입력되는 신호들을 통해 엔진 제어 및 변속 제어가 이루어지게 되는데, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 터빈 회전수(Nt)가 목표 변속단의 터빈 회전수에 도달될 때 까지 초기 필 타임부터 변속 완료 시점 까지 엔진 회전수를 증가하여 엔진 토크를 증가하기 위한 신호를 출력토록 하였다.

상기와 같은 패턴으로 엔진 토크 증가시키기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같은 동작 과정을 통해 이루어지는데 이때 엔진제어 감지부(10) 및 자동 변속 감지부(50)로부터 입력되는 신호를 엔진제어 유닛(20)과 자동 변속 제어 유닛(40)이 상호 정보를 교환하면서 엔진 제어 및 변속 제어를 행하게 된다.

상기한 엔진 제어 유닛(20)은 엔진제어 감지부(10) 및 자동 변속 감지부(50)로부터 입력되는 신호를 수신하고(단계 101), 수신된 신호들에 근거하여 현재 정지 전 다운 시프트 변속이 이루어지고 있는 지를 판단한다(단계 103).

상기에서 정지 전 다운 시프트 변속이 이루어진 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 초기 필 타임 경과 후 엔진 토크 증가량(TQ1)을 양의 값(ΔTQ1)으로 보정한 후 제1 설정 시간(Ta)동안 보정한다(단계 105).

이어 상기 엔진 제어 유닛(20)은 상기한 제1 설정 시간(Ta)의 경과되어 다운 시프트 변속이 시작되는 제 1 시점(SS)이 검출되었는 지를 판단하고(단계 109), 여기서 상기 제1 시점(SS)이 감지된 경우 상기 제1 시점(SS)의 엔진 토크 증가량을 S1 기울기로 상기 제2 설정 시간(Tb) 동안 보정한다(단계 111).

상기 엔진 제어 유닛(20)은 상기 제2 설정 시간(Tb)이 경과된 후 실제 다운 시프트 변속이 시작되는 제2 시점(SB)이 감지되었는 지를 판단하고(단계 113), 상기한 제2 시점(SB)이 감지된 경우 상기 제2 시점(SB)의 엔진 토크 증가량을 S2 기울기로 제3 설정 시간(Tc)동안 보정한다(단계 115).

상기 단계(117)를 통해 제3 설정 시간(Tc)이 경과된 후 다운 시프트 변속이 안정되게 동기되는 변속 종료 시점인 제3 시점(SYR)이 감지되었는 지를 판단하고(단계 117), 제3 시점이 감지된 경우 상기 제3 시점의 엔진 토크 증가량을 음의 값으로 보정한 후(단계 119) 음의 S3 기울기로 제4 설정 시간(Td) 동안 보정한다(단계 121).

이어 상기 엔진 제어 유닛(20)은 상기 제4 설정 시간(Td)가 경과된 후 종료 필 타임(SF)이 시작되는 제4 시점(SF)이 감지되었는 지를 판단하고(단계 123), 상기한 제4 시점에 도달된 경우 상기 제4 시점의 엔진 토크 증가량을 S4 기울기로 제5 설정 시간(Te) 동안 보정한다(단계 125). 상기 과정을 통해 정지 전 다운 시프트가 종료된다.

즉, 결합측 제어가 밴드 타입으로 이루어지는 자동 변속기의 경우 엔진 토크 증가량(TQ1)이 양의 값으로 보정됨으로써 터빈 회전수가 증가된 엔진 토크와 동반 상승하게 되어 결합측 제어가 일정하기 유지되므로, 변속감이 일정하게 유지된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법은 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

결합측 유압 제어로 터빈 회전수를 목표 회전수로 상승시키는 대신 정지 전 다운 시프트 변속 시 다운 시프트 변속 종료 이전까지 엔진제어 유닛을 통해 엔진 회전수를 상승하여 엔진 토크를 증가함으로써, 정지 전 다운 시프트 시 결합측 유압 제어가 일정하게 유지되어 변속 쇼크를 제거하여 변속감을 향상할 수 있는 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법에 대한 효율면에서 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 차량의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.

Claims (2)

1. 변속 제어에 필요한 정보가 엔진 제어 감지부를 통해 엔진제어 유닛에 수신될 때 변속 제어부로 정보를 보내어 변속 제어가 이루어지는 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서,
   상기 엔진 제어 유닛은,
   초기 필 타임 경과 후 엔진 토크 증가량을 양의 값(ΔTQ1)으로 보정한 후 제1 설정 시간 동안 엔진 토크 증가를 실행하고,
   상기 제1 설정 시간이 경과되어 다운 시프트 변속이 시작되는 제 1 시점(SS)이 검출되면 엔진 토크 증가량을 상기 제1 시점의 엔진 토크 증가량을 S1 기울기로 제2 설정 시간 동안 보정하며,
   상기 제2 설정 시간이 경과되어 실제 다운 시프트 변속이 시작되는 제2 시점(SB)이 감지되면 상기 제2 시점의 엔진 토크 증가량을 S2 기울기로 제3 설정 시간 동안 보정하고,
   상기 제3 설정 시간이 경과되어 다운 시프트 변속이 안정되게 동기되는 변속 종료 시점인 제3 시점(SYR)이 검출되면 상기 엔진 토크 증가량을 음의 값으로 보정한 후 S3 기울기로 제4 설정 시간 동안 보정하며,
   상기 제4 설정 시간이 경과되어 종료 필 타임이 시작되는 제4 시점(SF)에 도달되어 목표 터빈 회전수에 도달되면 상기 제4 시점의 엔진 토크 증가량을 S4 기울기로 제5 설정 시간 동안 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 변속 제어 장치.
   
2. a) 엔진제어유닛을 통해 수신된 자동차 주행 상태 신호를 기초로 정지 전 다운 시프트 변속 신호가 출력되었는 지를 판단하는 단계;
   b) 상기 판단 결과 정지 전 다운 시프트 변속 신호가 출력된 경우 초기 필 타임 경과 후 엔진 토크 증가량을 양의 값(ΔTQ1)으로 보정한 후 제1 설정 시간동안 엔진 토크 증가를 실행하는 단계;
   c) 상기 제1 설정 시간이 경과되었는 지를 판단하여 상기 제1 설정 시간이 경과된 경우 다운 시프트 변속이 시작되는 제 1 시점(SS)이 검출되었는 지를 판단하고, 상기 제1 시점이 감지된 경우 상기 제1 시점의 엔진 토크 증가량을 S1 기울기로 제2 설정 시간 동안 보정하는 단계;
   d) 상기 제2 설정 시간이 경과되었는 지를 판단하고, 상기 제2 설정 시간이 경과되어 실제 다운 시프트 변속이 시작되는 제2 시점(SB)이 감지되었는 지를 판단하고, 상기한 제2 시점이 감지된 경우 상기 제2 시점의 엔진 토크 증가량을 S2 기울기로 제3 설정 시간 동안 보정하는 단계;
   e) 상기 제3 설정 시간이 경과되었는 지를 판단하고, 상기 제3 설정 시간이 경과되어 다운 시프트 변속이 안정되게 동기되는 변속 종료 시점인 제3 시점(SYR)이 감지되었는 지를 판단하고, 제3 시점이 감지된 경우 상기 제3 시점의 엔진 토크 증가량을 음의 값으로 보정한 후 S3 기울기로 제4 설정 시간 동안 보정하는 단계; 및
   f) 상기 제4 설정 시간이 경과되었는 지를 판단하고, 제4 설정 시간이 경과되어 종료 필 타임이 시작되는 제4 시점(SF)이 감지되었는 지를 판단하고, 상기한 제4 시점에 도달된 경우 상기 제4 시점의 엔진 토크 증가량을 S4 기울기로 제5 설정 시간 동안 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 변속 제어 방법.
   
   

Images