KR101509957B1

KR101509957B1 - 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법

Info

Publication number: KR101509957B1
Application number: KR20130129290A
Authority: KR
Inventors: 이호영; 이소영; 윤영민; 김진성; 백승삼
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-04-07
Also published as: US20150120217A1

Abstract

본 발명은 자동화 수동변속기에 사용되는 건식클러치의 액츄에이터 작동스트로크에 따른 클러치의 전달토크의 맵을 차량의 주행중 실시간으로 예측할 수 있도록 함으로써, 보다 적절한 건식클러치의 제어가 가능하도록 하여, 궁극적으로 자동화 수동변속기 탑재 차량의 운전성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법{ESTIMATING METHOD FOR CHARACTERISTIC OF TRANSMITTING TORQUE OF DRY TYPE CLUTCH}

본 발명은 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재되는 자동화 수동변속기에 사용되는 건식 타입 클러치를 작동시킴에 있어서, 액츄에이터의 작동 스트로크에 따른 해당 건식 클러치의 전달토크 특성에 관한 맵을 실시간으로 예측하여, 건식 클러치의 제어에 활용하도록 하는 방법에 관한 것이다.

최근의 자동화 수동변속기는 종래의 수동변속기를 자동적으로 제어할 수 있도록 구성된 시스템으로, 이 중에는 토크 컨버터와 습식 다판 클러치를 사용하는 일반 A/T와는 달리 건식클러치를 이용하여 엔진으로부터의 토크를 전달받도록 구성된 타입이 있다.

상기와 같이 자동화 수동변속기에 사용되는 건식클러치는 구성요소들의 단품 공차와 내구 진행에 따른 마모도, 고온에 의한 열변형 및 디스크의 마찰계수 변화 등 수많은 인자에 따라 클러치 전달토크가 실시간으로 크게 변화하는 특성을 가지고 있어서, 차량의 주행 중 클러치에 의해 전달되는 토크의 정확한 추정이 어렵다는 특징이 있다.

그러나, 자동화 수동변속기의 건식클러치 전달토크의 변화를 적절히 알지 못한 상태에서 클러치의 제어가 이루어지게 되면, 클러치에 과도한 슬립이 발생하거나 충격을 유발하여 차량의 운전성을 악화시키기 때문에, 가급적 차량의 주행 중 실시간으로 건식클러치의 토크 특성을 인지하여 그에 따라 액츄에이터를 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

그런데, 현재, 클러치의 전달토크를 직접 측정하는 것은 불가능하거나 상당한 비용이 소요되므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 액츄에이터의 작동 스트로크에 따른 클러치의 전달토크를 맵으로 만든 T-S커브(Torque-Stroke Curve)를 실시간으로 예측 또는 보정하는 방법이 주로 고려되고 있다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

1020100072225

A

본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로서, 자동화 수동변속기에 사용되는 건식클러치의 액츄에이터 작동스트로크에 따른 클러치의 전달토크의 맵을 차량의 주행중 실시간으로 예측할 수 있도록 함으로써, 보다 적절한 건식클러치의 제어가 가능하도록 하여, 궁극적으로 자동화 수동변속기 탑재 차량의 운전성을 향상시킬 수 있도록 한 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법은

주행중 실시간으로 학습된 액츄에이터 스트로크에 따른 클러치 전달토크를 나타내는 예측점 정보를 입력 받는 데이터입력단계와;

기존의 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선 위에서 선정된 일련의 4개의 기준점을 상기 입력된 예측점 정보에 따라 이동시키는 기준점이동단계와;

상기 이동된 4개의 기준점을 이용하여, 새롭게 상기 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선을 그리는 업데이트단계; 를 포함하되,상기 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선 위에 위치하는 4개의 기준점은, 클러치가 발휘할 수 있는 전달토크의 전체 영역 중에서 중앙을 기준으로, 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에서 2개의 기준점이 선정되고, 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에서 2개의 기준점이 선정되며, 상기 4개의 기준점들 중 클러치 전달토크가 가장 작은 기준점은 클러치의 터치포인트인 것을 특징으로 한다.

삭제

도 1은 종래의 T-S커브를 예시한 도면,
도 2는 종래의 건식클러치의 일예로서 DCT에 사용되는 건식 듀얼 클러치의 구성을 개념적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법을 예시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따라 T-S커브를 새로 예측하는 과정을 설명한 도면이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법의 실시예는, 주행중 실시간으로 학습된 액츄에이터 스트로크에 따른 클러치 전달토크를 나타내는 예측점(PN) 정보를 입력 받는 데이터입력단계(S10)와; 기존의 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선 위에서 선정된 일련의 4개의 기준점(P1, P2, P3, P4)을 상기 입력된 예측점 정보에 따라 이동시키는 기준점이동단계(S20)와; 상기 이동된 4개의 기준점을 이용하여, 새롭게 상기 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선을 그리는 업데이트단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 차량의 주행중 실시간으로 학습되는 예측점에 따라 기존에 사용하고 있던 T-S커브의 4개의 기준점을 이동시키고, 이와 같이 이동된 4개의 기준점을 가지고 상기 업데이트단계(S30)를 통해 새로운 T-S커브를 실시간으로 구하여, 건식클러치의 전달토크 특성을 실시간으로 예측할 수 있도록 한 것이다.

여기서, 상기 예측점의 학습은 종래 개발되어 있는 공지의 다른 기술에 의해 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 본 발명은 종래 공지되었거나 현재 개발되고 있는 액츄에이터 스트로크에 따른 클러치 전달토크를 학습하는 기술에 의해, 차량의 주행중 실시간으로 액츄에이터의 스트로크에 따른 전달토크가 학습되면, 그 스트로크와 전달토크를 상기 예측점으로 하여, 기존에 사용하고 있던 T-S커브를 새로 그려서 변화된 클러치의 특성을 반영하여 차량의 제어에 활용할 수 있도록 한 것이다.

상기 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선(즉, T-S커브) 위에 위치하는 4개의 기준점(P1, P2, P3, P4)은, 클러치가 발휘할 수 있는 전달토크의 전체 영역 중에서 중앙을 기준으로, 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에서 2개의 기준점(P1, P2)이 선정되고, 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에서 2개의 기준점(P3, P4)이 선정된다.

특히, 상기 4개의 기준점들 중 클러치 전달토크가 가장 작은 기준점 P1은 클러치의 터치포인트인 것이 바람직하다.

상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에 선정된 2개의 기준점과 상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에 선정된 2개의 기준점은 각각, 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치 전달토크의 변화를 직선적으로 표현하고 그에 따라 클러치 제어를 수행해도 목표로 하는 차량의 운전성을 확보할 수 있는 범위의 양단으로 선정된다.

즉, 상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에 선정된 2개의 기준점 사이는 T-S커브를 직선으로 연결하여 사용하여도 문제가 없는, 스트로크에 따른 전달토크 변화가 선형적인 구간인 것이다. 물론, 상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에 선정된 2개의 기준점 사이도 마찬가지이다.

본 발명에서 건식클러치의 T-S커브를 새로 갱신하기 위해 상기와 같이 4개의 기준점을 사용하도록 하는 이유를 도 2에 도시된 클러치의 개념도와 함께 살펴보면 다음과 같다.

도 2에는 센터서포트플레이트(10) 양측에 제1클러치디스크(12)와 제2클러치디스크(14)가 좌우 방향으로 축방향 이동 가능한 상태로 설치되고, 상기 제1클러치디스크(12)와 제2클러치디스크(14)는 각각 클러치 액츄에이터(16)에서 제공하는 직선 변위를 클러치베어링(18) 및 다이어프렘스프링(22) 등을 통해 전달받은 압력판(20)에 의해, 상기 센터서포트플레이트(10)에 가압됨에 의해 동력을 전달할 수 있게 되어 있으며, 상기 제1클러치디스크(12)와 제2클러치디스크(14)는 각각 자체적으로 댐핑스프링(미도시)이 장착되어 있는 구성으로 이는 종래의 공지된 기술이다.

여기서, 하나의 클러치가 작동되는 메커니즘을 질량과 스프링으로 단순화하면, 클러치 압력판(20)의 스트로크는 2개의 스프링(다이어프렘스프링과 댐핑스프링)이 직렬로 연결된 스프링-질량 시스템으로 단순화되며, 이와 같은 스프링-질량 시스템에서의 질량의 변위는 초기의 변위는 강성이 낮은 스프링(다이어프렘스프링)에 의해 영향을 받고 최종의 변위는 강성이 높은 스프링(댐핑스프링)에 의해 영향을 받으며, 그 중간은 두 스프링의 강성이 혼합되어 영향을 받는다.

이와 같은 물리적 특성에 의하여 T-S커브의 저토크 영역은 다이어프렘스프링 강성의 영향을 받고, 고토크 영역은 댐핑스프링 강성의 영향을 받으며, 그 사이의 중토크 영역은 이들 두 스프링의 영향을 동시에 받으므로, 이러한 특성을 고려하여, 상기와 같이 4개의 기준점을 설정하고, 하측의 2개의 기준점 P1, P2으로 상기 저토크 영역의 T-S커브의 직선적인 변화 구간을 나타내도록 하고, 상측의 2개의 기준점 P3, P4으로 상기 고토크 영역의 T-S커브의 직선적인 변화 구간을 나타내도록 한 것이다.

상기 기준점이동단계(S20)에서는, 도 4에 도시된 것처럼, 기존의 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선위에서, 상기 데이터입력단계(S10)에서 입력된 예측점(PN)과 동일한 크기의 전달토크에 해당하는 위치를 선정하여 현재점(PO)으로 하고, 상기 현재점(PO)과 예측점(PN) 사이의 스트로크 차이를 기준으로 하여, 상기 4개의 기준점(P1, P2, P3, P4)을 이동시킨다.

상기 기준점이동단계(S20)에서 상기 현재점과 예측점 사이의 스트로크 차이에 따라 4개의 기준점을 이동시키되, 상기 4개의 기준점은 각각 상기 예측점과의 상대적인 위치 차이에 따라, 전달토크 방향(세로축 방향)과 스트로크 방향(가로축 방향)의 이동량을 서로 달리한다.

즉, 도 4에서는 상기 기준점 P1과 P2 중 상기 예측점과의 가로축 방향 거리가 상대적으로 짧은 P2가 P1보다 더 가로축 방향으로 예측점을 향해 많이 이동하고, 기준점 P3와 P4 중 상기 예측점과의 세로축 방향 거리가 상대적으로 짧은 P3가 P4보다 예측점을 향해 더 세로축 방향으로 많이 이동하도록 한다.

물론, 상기 예측점의 위치 및 현재점과 예측점 사이의 스트로크 차이에 따라 상기 4개의 기준점을 이동시키는 방법은 다양한 다른 방법이 사용될 수 있을 것이다.

상기 업데이트단계(S30)에서는, 상기 이동된 4개의 기준점들 중 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에 위치하는 2개의 기준점 사이와, 상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에 선정된 2개의 기준점 사이 각각은 직선으로 연결하여 계산을 간단히 하고, 상기 이동된 4개의 기준점들 중 중앙의 2개의 기준점 사이만 상기 4개의 기준점들에 의해 스플라인 곡선으로 연결하는 곡선 피팅을 실시하여 실제 클러치의 T-S커브 특성을 근접하게 예측할 수 있도록 한다.

참고로, 도 4에서 새로 이동된 기준점들은 (P1’, P2’, P3’, P4’)로 표시되며, 이에 따라 새로 그려지는 T-S커브는 점선으로 표시하였다.

상기한 바와 같은 방법은 차량의 주행중 임의의 방법으로 학습된 예측점에 따라 기존의 T-S커브를 신속하고도 실제의 클러치의 특성의 변화를 상당히 정확하게 추종하도록 갱신할 수 있도록 함으로써, 이후의 클러치 액츄에이터 제어시에 새로 갱신된 T-S커브에 따라 액츄에이터를 제어하여 보다 정확한 클러치의 제어가 이루어질 수 있게 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10; 데이터입력단계
S20; 기준점이동단계
S30; 업데이트단계

Claims

주행중 실시간으로 학습된 액츄에이터 스트로크에 따른 클러치 전달토크를 나타내는 예측점 정보를 입력 받는 데이터입력단계(S10)와;
기존의 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선 위에서 선정된 일련의 4개의 기준점을 상기 입력된 예측점 정보에 따라 이동시키는 기준점이동단계(S20)와;
상기 이동된 4개의 기준점을 이용하여, 새롭게 상기 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선을 그리는 업데이트단계(S30); 를 포함하되,상기 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선 위에 위치하는 4개의 기준점은, 클러치가 발휘할 수 있는 전달토크의 전체 영역 중에서 중앙을 기준으로, 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에서 2개의 기준점이 선정되고, 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에서 2개의 기준점이 선정되며, 상기 4개의 기준점들 중 클러치 전달토크가 가장 작은 기준점은 클러치의 터치포인트인 것을 특징으로 하는 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에 선정된 2개의 기준점과 상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에 선정된 2개의 기준점은 각각, 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치 전달토크의 변화를 직선적으로 표현하고 그에 따라 클러치 제어를 수행해도 목표로 하는 차량의 운전성을 확보할 수 있는 범위의 양단으로 선정되는 것
을 특징으로 하는 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 업데이트단계(S30)에서는,
상기 이동된 4개의 기준점들 중 상대적으로 클러치의 전달토크가 작은 영역에 위치하는 2개의 기준점 사이와, 상기 상대적으로 클러치의 전달토크가 큰 영역에 선정된 2개의 기준점 사이 각각은 직선으로 연결하고;
상기 이동된 4개의 기준점들 중 중앙의 2개의 기준점 사이는 상기 4개의 기준점들에 의해 스플라인 곡선으로 연결하는 것;
을 특징으로 하는 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 기준점이동단계(S20)에서는,
기존의 액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치의 전달토크 변화를 나타내는 선위에서, 상기 데이터입력단계(S10)에서 입력된 예측점과 동일한 크기의 전달토크에 해당하는 위치를 선정하여 현재점으로 하고;
상기 현재점과 예측점 사이의 스트로크 차이를 기준으로 하여, 상기 4개의 기준점을 이동시키는 것
을 특징으로 하는 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 기준점이동단계(S20)에서 상기 현재점과 예측점 사이의 스트로크 차이에 따라 4개의 기준점을 이동시키되, 상기 4개의 기준점은 각각 상기 예측점과의 상대적인 위치 차이에 따라, 전달토크 방향과 스트로크 방향의 이동량을 서로 달리하는 것
을 특징으로 하는 건식클러치의 전달토크 특성 예측 방법.